一种石墨烯电加热膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于电发热材料技术领域，涉及一种石墨烯电加热膜及其制备方法，石墨烯电加热膜的主体结构包括成膜基底、金属电极、石墨烯电加热膜和保护膜，石墨烯电加热膜制备方法的工艺过程包括制备石墨烯分散液、涂覆石墨烯分散液和制备石墨烯电加热膜三个步骤，将石墨烯在分散助剂的作用下分散于溶剂中制备得到石墨烯分散液，然后涂敷在成膜基底上，经过干燥和辊压后，得到厚度为0.01‑1mm到石墨烯电加热膜，石墨烯电加热膜在接通1‑10V直流电后经1‑30S即可达到20‑100℃的高温，成膜速度快，稳定性好，绿色环保，通过调节电压能够得到不同的温度，发热效果好，温度均匀稳定；其结构简单，原理科学合理，操作性强，使用环境友好，安全环保，易于推广使用。

Graphene electric heating film and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of electric heating material, relates to a graphite electric heating film and its preparation method, the main structure of the graphene electric heating film includes film substrate, metal electrode, graphene electric heating film and protective film, graphene electric heating film preparation process including the preparation of graphene dispersion liquid coating, graphene dispersion and preparation of graphene electric heating film three steps, the graphene in dispersing agent under the action of dispersed in a solvent to prepare graphene dispersion liquid, and then coated on the film substrate, after drying and rolling, the thickness of 0.01 to 1mm graphene the electric heating film, high temperature graphite electric heating film on 1 DC 10V after 1 30S can reach 20 100 DEG C, film speed, good stability, green environmental protection, get a different temperature by adjusting the voltage can, The utility model has the advantages of good heating effect, uniform temperature and stability, simple structure, scientific and reasonable principle, strong operability, friendly environment, safety and environmental protection and easy popularization and use.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯电加热膜及其制备方法
：本专利技术属于电发热材料
，涉及一种石墨烯电加热膜及其制备方法，利用石墨烯突出的导电性和润滑性，制备得到低电阻和高导热率的石墨烯电加热膜。
技术介绍
：加热膜是由电绝缘材料与封装其内的发热电阻材料组成的平面型发热元件，加热膜工作时能将电能转化为热能，并将热能主要以辐射的形式向外传递；加热膜作为新型的低温辐射电加热元件，具有电-热转换效率高，辐射热占比大，电磁辐射小，对人体无危害，有效发热面积大，热均匀性和热舒适性好，物理性能稳定，功率变化小，使用寿命长，厚度薄，柔性好和占用空间小等一系列与传统加热体明显不同的优点，在采暖工程和建筑等行业有着非常广阔的市场前景；中国专利201610324099.X公开的一种新型加热膜包括加热膜本体、发热层、导电碳纤维和导电金属丝，加热膜本体的内部设置有发热层，发热层的内部交替设置有导电涂层和纵向抗拉纤维，且导电涂层的内部固定有导电碳纤维，导电涂层、导电碳纤维和纵向抗拉纤维的两侧与导电金属丝固定连接，导电金属丝的右端穿过绝缘密封塞与导电线串联连接，且绝缘密封塞与加热膜本体固定连接，发热层的外壁上覆盖有耐热层，耐热层的外壁上粘接有保温层，保温层与防纯水保护膜之间设置有PET绝缘膜；中国专利201620146853.0公开的一种金属柔性加热膜包括金属电极以及自下而上依次层叠的第一绝缘薄膜层、金属发热层、第二绝缘薄膜层、保温导热层，金属发热层均匀分布有若干导电合金条，金属电极与金属发热层电连接，第一绝缘薄膜层均匀涂覆于所述金属发热层下表面，第二绝缘薄膜层均匀涂覆于金属发热层上表面，保温导热层为石墨层，敷设于第二绝缘薄膜层上表面；现有技术中的加热膜普遍存在升温速度慢和达不到指定温度的问题。石墨烯自2004年被发现以来，其优异的物理化学性质得到了科学界的广泛关注，其电子迁移率为200000cm2/V·s，是光速的1/300，电子迁移率不受温度影响，具有突出的导热性，在常温下导热率为5300w/m.k，抗拉强度为125GPa，强度极限为42N/m2，电阻率为10-8Ω·m，石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道、组成的六角形结构二维材料，其厚度只有0.335nm，比表面积为26302/g，电导率为108S/m，具有极高的强度以及柔韧性，是柔性导电导热薄膜的理想材料，是一种功能全面而突出的新材料；石墨烯以无可比拟的导电性、突出的润滑性和散热性及其良好的力学和机械性能特点，为制备一种石墨烯电加热膜提供了基础。因此，开发低电阻和高导热率的石墨烯基电加热膜成为一项重要的课题。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种石墨烯电加热膜及其制备方法，利用石墨烯突出的导电性和润滑性，制备得到发热效果良好的石墨烯电加热膜。为了实现上述目的，本专利技术涉及的石墨烯电加热膜的主体结构如附图1所示包括成膜基底、金属电极、石墨烯电加热膜和保护膜；矩形板状结构的成膜基底的上表面两侧长边上均设置有矩形条状结构的金属电极，两条金属电极互相平行，成膜基底与金属电极之间通过导热胶粘接式连接，金属电极的上表面设置有网状结构的石墨烯电加热膜，金属电极与石墨烯电加热膜粘接式连接，石墨烯电加热膜的上表面设置有矩形板状结构的保护膜，石墨烯电加热膜与保护膜粘接式连接。本专利技术涉及的成膜基底和保护膜均为柔性耐折耐高温材料，包括PET膜、PI膜、PVC膜、PP膜、PE保护膜、PC膜、PS膜或ABS膜；金属电极的材质为铜、银、金和铂中的一种或几种，金属电极的表面经过粗糙处理，以便金属电极与石墨烯电加热膜良好接触；石墨烯电加热膜的成分为石墨烯浆料和粘结剂，石墨烯电加热膜通过丝网印刷方式印刷成带有镂空图案的网状结构。本专利技术涉及的石墨烯电加热膜制备方法的工艺过程如附图2所示包括制备石墨烯分散液、涂覆石墨烯分散液和制备石墨烯电加热膜三个步骤：(1)、制备石墨烯分散液：将0.01-100g的分散助剂溶解在1-100ml的溶剂中,采用机械搅拌、剪切、球磨和超声中的一种或几种组合分散方式将1-100g的石墨烯均匀地分散在含有分散助剂的溶剂中，制备得到浓度为0.01-100g/ml的石墨烯分散液；(2)、涂覆石墨烯分散液：将1-100ml步骤(1)制备的石墨烯分散液采用喷涂、旋涂、刮涂或浸渍方式均匀涂覆在成膜基底上；(3)、制备石墨烯电加热膜：将涂敷在成膜基底上的石墨烯分散液置于50-200℃的环境中干燥后置于辊缝隙为0-1.5mm的辊压机辊压，制备得到厚度为0.01-1mm到石墨烯电加热膜。本专利技术涉及的石墨烯为采用机械剥离法或者氧化还原法制备的石墨烯；分散助剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和海藻酸钠中的一种或几种的组合物；溶剂为纯水、DMF(富马酸二甲酯)、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、丙酮和正己烷中的一种或几种的组合物；成膜基底为PET膜(耐高温聚酯薄膜)、PI膜(聚酰亚胺薄膜)、PVC膜(聚氯乙烯膜)、PP膜(高聚物聚丙烯膜)、PE保护膜、PC膜(聚碳酸酯薄膜)、PS膜(聚苯乙烯膜)或ABS膜(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物膜)。本专利技术制备的石墨烯电加热膜接通1-10V直流电的1-30S后，石墨烯电加热膜的表面温度为20-100℃。本专利技术与现有技术相比，首先将石墨烯在分散助剂的作用下均匀分散于溶剂中制备得到石墨烯分散液，然后将石墨烯分散液均匀涂敷在成膜基底上，先后经过干燥和辊压后，得到厚度为0.01-1mm到石墨烯电加热膜，石墨烯电加热膜在接通较低的1-10V直流电后经1-30S即可达到20-100℃的高温，具有制备流程简单，所需设备少，易于操作，成膜速度快，稳定性好，生产过程不涉及有毒害物质，绿色环保，通过调节电压能够得到不同的温度，发热效果好，温度均匀稳定，适于工业化大规模生产；其结构简单，原理科学合理，操作性强，使用环境友好，安全环保，易于推广使用。附图说明：图1为本专利技术涉及的电发热膜的主体结构原理示意图。图2为本专利技术涉及的电发热膜制备方法的工艺步骤流程图。具体实施方式：下面通过实施例并结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1：本实施例涉及的石墨烯电加热膜的主体结构包括成膜基底1、金属电极2、石墨烯电加热膜3和保护膜4；矩形板状结构的成膜基底1的上表面两侧长边上均设置有矩形条状结构的金属电极2，两条金属电极2互相平行，成膜基底1与金属电极2之间通过导热胶粘接式连接，金属电极2的上表面设置有网状结构的石墨烯电加热膜3，金属电极2与石墨烯电加热膜3粘接式连接，石墨烯电加热膜3的上表面设置有矩形板状结构的保护膜4，石墨烯电加热膜3与保护膜4粘接式连接。本实施例涉及的成膜基底1和保护膜4均为柔性耐折耐高温的PET膜；金属电极2为铜箔电极，金属电极2的表面经过粗糙处理，以便金属电极2与石墨烯电加热膜3良好接触；石墨烯电加热膜3的成分为石墨烯浆料和粘结剂，石墨烯电加热膜3通过丝网印刷方式印刷成带有镂空图案的网状结构。本实施例涉及的石墨烯电加热膜在电压为5V的条件下，加热温度为70℃。实施例2：本实施例涉及的石墨烯电加热膜制备方法的工艺过程包括制备石墨烯分散液、涂覆石墨烯分散液和制备石墨烯电加热膜三个步骤：(1)、制备石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯电加热膜，其特征在于主体结构包括成膜基底、金属电极、石墨烯电加热膜和保护膜；矩形板状结构的成膜基底的上表面两侧长边上均设置有矩形条状结构的金属电极，两条金属电极互相平行，成膜基底与金属电极之间通过导热胶粘接式连接，金属电极的上表面设置有网状结构的石墨烯电加热膜，金属电极与石墨烯电加热膜粘接式连接，石墨烯电加热膜的上表面设置有矩形板状结构的保护膜，石墨烯电加热膜与保护膜粘接式连接。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯电加热膜，其特征在于主体结构包括成膜基底、金属电极、石墨烯电加热膜和保护膜；矩形板状结构的成膜基底的上表面两侧长边上均设置有矩形条状结构的金属电极，两条金属电极互相平行，成膜基底与金属电极之间通过导热胶粘接式连接，金属电极的上表面设置有网状结构的石墨烯电加热膜，金属电极与石墨烯电加热膜粘接式连接，石墨烯电加热膜的上表面设置有矩形板状结构的保护膜，石墨烯电加热膜与保护膜粘接式连接。2.根据权利要求1所述的石墨烯电加热膜，其特征在于成膜基底和保护膜均为柔性耐折耐高温材料，包括PET膜、PI膜、PVC膜、PP膜、PE保护膜、PC膜、PS膜或ABS膜；金属电极的材质为铜、银、金和铂中的一种或几种，金属电极的表面经过粗糙处理，以便金属电极与石墨烯电加热膜良好接触；石墨烯电加热膜的成分为石墨烯浆料和粘结剂，石墨烯电加热膜通过丝网印刷方式印刷成带有镂空图案的网状结构。3.一种石墨烯电加热膜制备方法，其特征在于工艺过程包括制备石墨烯分散液、涂覆石墨烯分散液和制备石墨烯电加热膜共三个步骤：(1)、制备石墨烯分散液：将0.01-100g的分散助剂溶解在1-100ml的溶剂中,采用机械搅拌、剪切、球磨和超声...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱锋，谢孔微，郭洪云，张萧丹，梁森，
申请(专利权)人：青岛华高墨烯科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37