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水性石墨烯/碳纤维电热涂料的制备及性能研究

徐晶璐 陈锦民 温绍国 王燕 陈亚博 王长睿 王静

徐晶璐, 陈锦民, 温绍国, 王燕, 陈亚博, 王长睿, 王静. 水性石墨烯/碳纤维电热涂料的制备及性能研究[J]. 上海工程技术大学学报, 2021, 35(1): 15-21.
引用本文: 徐晶璐, 陈锦民, 温绍国, 王燕, 陈亚博, 王长睿, 王静. 水性石墨烯/碳纤维电热涂料的制备及性能研究[J]. 上海工程技术大学学报, 2021, 35(1): 15-21.
XU Jinglu, CHEN Jinmin, WEN Shaoguo, WANG Yan, CHEN Yabo, WANG Changrui, WANG Jing. Study on Preparation and Properties of Graphene/Carbon Fiber Waterborne Electrothermal Coatings[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2021, 35(1): 15-21.
Citation: XU Jinglu, CHEN Jinmin, WEN Shaoguo, WANG Yan, CHEN Yabo, WANG Changrui, WANG Jing. Study on Preparation and Properties of Graphene/Carbon Fiber Waterborne Electrothermal Coatings[J]. Journal of Shanghai University of Engineering Science, 2021, 35(1): 15-21.

水性石墨烯/碳纤维电热涂料的制备及性能研究

详细信息
    作者简介:

    徐晶璐(1996−),女,在读硕士,研究方向为水性工业涂料. E-mail:xujinglu2015@163.com

    通讯作者:

    温绍国(1965−),男,教授,博士,研究方向为水性工业涂料. E-mail:sg_wen@qq.com

  • 中图分类号: TQ630.1

Study on Preparation and Properties of Graphene/Carbon Fiber Waterborne Electrothermal Coatings

  • 摘要: 电热涂料是在导电涂料的基础上开发出的一种直接将电能转化为热能或辐射能的功能性涂料. 研究一种以改性碳纤维和石墨烯为导电填料的水性环氧双组分发热涂料体系. 利用扫描电子显微镜(SEM)对涂层表面和断面进行表征,发现碳纤维在涂层中分布均匀,形成良好的导电传热网络. 导热测试结果显示涂层的导热系数为0.40 W /(m·K);涂层的温升曲线分3个阶段规律增长,升温在15~28 min达到峰值,理论热效能高达63.02%;涂层的安全电压为24 V,并具有良好的绝缘性能,能够保障使用安全.
  • 图  1  发热面板模拟图

    Figure  1.  Heating panel model

    图  2  导电发热涂层测试装置

    1—发热面板;2—铜电极;3—温度传感器;4—温度控制器;5—变压器.

    Figure  2.  Test device for electrothermal coatings

    图  3  A、B组分及固化涂层的红外光谱

    Figure  3.  IR spectra of component A,B and curing coating

    图  4  不同分辨率下涂层表面SEM图

    Figure  4.  SEM images of coating at different resolutions

    图  5  涂层断面处SEM图

    Figure  5.  SEM images of coating section

    图  6  恒温恒湿初始条件时发热面板涂层EC-321G的温升曲线和升温速率

    Figure  6.  Heating curves and heating rate of EC-321G on heating panel under initial conditions of constant temperature and humidity

    图  7  恒温恒湿条件下发热面板涂层EC-321G的温升曲线和升温速率

    Figure  7.  Heating curves and heating rate of EC-321G on heating panel under constant temperature and humidity conditions

    图  8  电热涂层的导电机理模型

    Figure  8.  Conduction mechanism model of electrothermal coatings

    图  9  发热面板涂层EC-321G的温度与空气温度的时间变化曲线

    Figure  9.  Temperature change curves of heating panel coating EC-321G and air temperature over time

    表  1  导电发热涂层基本性能

    Table  1.   Basic properties of electrothermal coatings

    颜色光泽度(60°) / (°)硬度反射率 / (°)附着力(百格法)
    黑色0.75H2.20 级
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    表  2  涂层导热系数

    Table  2.   Thermal conductivity of coating

    样品名称样品厚度 / mm样品面积 / mm2热流量 / W样品热阻 / (cm2·K·W−1导热系数 / (W·(m·K)−1
    EC-321G1.00706.863.5729.490.40
    空白1.00706.862.3091.540.24
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2020-10-06
  • 刊出日期:  2021-03-30

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