【摘 要】
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导电涂料在电极、防静电、电磁屏蔽、电加热等领域已经得到了广泛应用,导电涂层的制备多采用有机聚合物作为成膜材料,但有机聚合物具有不耐高温、易老化等缺点,相较于有机聚合物,陶瓷涂料具有更为优异的耐热性能、硬度、抗老化、耐腐蚀性等性能。为了得到高耐热性能的导电涂层,本文以硅溶胶、硅氧烷、石墨(CGM)等为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了用于玻璃茶几或地板砖取暖的陶瓷基石墨导电涂层。通过添加石墨烯(Gr)
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导电涂料在电极、防静电、电磁屏蔽、电加热等领域已经得到了广泛应用,导电涂层的制备多采用有机聚合物作为成膜材料,但有机聚合物具有不耐高温、易老化等缺点,相较于有机聚合物,陶瓷涂料具有更为优异的耐热性能、硬度、抗老化、耐腐蚀性等性能。为了得到高耐热性能的导电涂层,本文以硅溶胶、硅氧烷、石墨(CGM)等为主要原料,采用溶胶-凝胶法制备了用于玻璃茶几或地板砖取暖的陶瓷基石墨导电涂层。通过添加石墨烯(Gr)、导电炭黑(CB)等导电填料,在提高涂层导电性能的同时进一步改善其耐热性能。本文较系统地研究了陶瓷基石墨导电涂层耐热性能的影响因素及机理,同时也对涂层的附着力进行了研究,得出如下结论:(1)涂料的表面张力随着导电填料添加量的增加而升高,但石墨、铝粉和石墨烯的添加对涂料表面张力的影响很小;导电炭黑的添加对涂料的表面张力影响较大,当导电炭黑的添加量超过7.5wt%时,涂层在固化后会出现开裂脱落的现象。(2)涂层的导电性能随着石墨添加量的增加而提升,石墨添加量为15.0wt%时,达到渗流阈值,涂层电阻率大幅下降。石墨烯和导电炭黑的添加可大幅降低涂层的电阻率,石墨烯和导电炭黑最佳的添加量分别为1.0wt%和0.5wt%,此时18.5CGM+1.0Gr+0.5CB涂层和13.5CGM+1.0Gr+0.5CB涂层的电阻率分别为1.20Ω·cm和1.46Ω·cm。(3)石墨为单一导电填料制备的涂层耐热性能较差,20.0CGM涂层在热处理过程中电阻率的变化率达到了22.0%;石墨烯可以大幅提升涂层的耐热性能,1.0Gr+19.0CGM涂层在热处理过程中电阻率的变化率只有2.8%;导电炭黑能够有效提高涂层的耐热性能。(4)随着导电填料用量的增加,界面结合强度降低,8.5CGM+1.0Gr+0.5CB涂层与基体的界面结合强度最高为4567.76m N,13.5CGM+1.0Gr+0.5CB涂层与界面的结合强度为3911.62m N。
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