复合炭系电热涂料的制备及电热性能研究

王 晨，程相林，赵建宏，孙世昌，任靖宇，杨 威，苑立奇

（郑州大学化工学院，郑州 450001）

近年来，国家大力倡导绿色发展，着力构建清洁低碳、安全高效的能源体系[1]。传统供暖及加热以燃煤为主，存在污染严重、碳排放量大、能效比低等问题。随着我国环境治理任务日趋加重，煤改电成为节能减排的首选方式[2]。开发绿色清洁、安全高效的电热新材料是未来供暖及加热发展的主要方向。

电热涂料是一种具有发展前途的新型功能涂料，其能量转化率高、使用便捷，可用于民用采暖，工业、农业加热等方面，发展空间大[3-4]。国外研制出的电热涂料主要由硅酸盐和有机高分子聚合物作为粘结剂，加入石墨、炭黑、金属以及金属氧化物等材料制成，存在低压下发热温度不高、导电填料易氧化等问题[5-6]，国内电热涂料的研究存在工作电压高、涂刷面积小、需高温固化等缺点，使其应用受到限制[7]。Cheng 等[8]以石墨烯为主要导电材料制备了电热涂层，基材规格为3 cm×3 cm，24 V 电压下，涂层的表面温度达到180 ℃左右；陆书葶[9]以石墨为导电填料制备了电热涂料，基材规格为15 cm×7 cm，20 V 电压下，涂层的表面温度达到303.4 ℃。现有报道文献[7，9]所列电热涂料的电极间距基本上不超过31 cm，涂刷面积仍然较小，限制了电热涂料在实际中的应用。电热涂料一般由导电填料、粘结剂、分散介质和助剂组成，其中炭系导电填料具有较好的导电能力，固化后在涂层中可形成三维空间网状结构[10]，其种类和添加量对涂料电热性能的影响较大。……