一种石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件制造技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件，其包括石墨烯银纳米线复合柔性发热膜，在石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上设置有电极层，电极层与石墨烯银纳米线复合柔性发热膜电连接；在电极层上设置有绝缘防水保护层，或在电极层上及在石墨烯银纳米线复合柔性发热膜未设置电极层的一面皆设置有绝缘防水保护层。本发明专利技术的柔性发热膜组件发热均匀、发热稳定性好、柔韧抗菌可折叠，而且可以根据实际需要定制产品的尺寸。

A composite flexible heating film module with a silver nanowire of graphene

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件
本专利技术属于碳材料领域，尤其是涉及一种石墨烯纳米银线复合柔性可折叠发热芯片。
技术介绍
电加热技术具有清洁能源、热转换效率高等优点，在现代建筑、采暖工程、装饰装修等领域得到广泛应用。传统的电热系统中的电热元件常采用金属箔、薄膜涂层、电阻丝等材料，这类材质的电热效果差、效率低，因此发展高导热性、高耐热稳定性碳基发热材料正成为未来的必然趋势。自2004年由英国科学家第一次制备石墨烯以来，石墨烯的优异性能吸引了众多学者的广泛关注。石墨烯具有优良的导电性，电子迁移率高达2×105cm2v-1s-1，比目前载流子迁移率最大的材料碲化铟高两倍。同时室温下，石墨烯的电阻值只有铜的三分之二。石墨烯具有很高的厚径比(高达5000以上)和比表面积(理论值高达2600m2/g以上)。石墨烯的这些优异性能，使其在电加热领域展现了良好的应用前景，特别是轻便柔韧的薄膜加热器。但是，现有基于石墨烯的发热膜普遍存在制备方法复杂、电阻不稳定、发热不均匀、发热速度慢等问题。此外，随着生活水平的提高，人们越来越关注自身的健康情况，特别是随着智能穿戴的发展，迫切需要开发出一种轻便柔性可折叠并兼具抗菌杀菌的发热材料。而无论是传统的发热膜还是新兴的基于石墨烯的电热膜目前皆不具备抗菌的功能。银纳米线具有以下优点：1、抗菌、抑菌性能好，杀菌率能达到99.9％以上；2、耐洗涤性能好，杀菌力寿命同布料寿命一致；3、安全可靠、效果持久。若能将银纳米线复合到石墨烯发热膜中，或可赋予其抗菌的功能。目前急需开发一种高效、低密度、稳定性好、柔韧性好又兼具抗菌杀菌效果的电热材料，辅以远红外理疗保健功能。
技术实现思路
为避免上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术公开了一种石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件，旨在使发热膜兼具电热转换效能优异、柔韧可折叠、抗菌抑菌的优势，并兼具远红外理疗的功效。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件，其特点在于：所述发热膜组件包括石墨烯银纳米线复合柔性发热膜，在所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上设置有电极层，所述电极层与所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜电连接；在所述电极层上设置有绝缘防水保护层，或在所述电极层上及在所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜未设置电极层的一面皆设置有绝缘防水保护层。其中，所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜的厚度为0.03-0.1mm、单位质量为10-200g/m2；所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜是由导电发热浆料通过流延法成膜制得，所述导电发热浆料的各原料按质量份的构成为：1～10mg/mL银纳米线分散液1～20份、石墨烯粉体20～50份、炭黑1～20份，固含量在30-55％的水性聚氨酯树脂20～50份、固含量在30-80％的水性环氧树脂1～50份、固含量在30-80％的水性丙烯酸树脂1～20份、水1-30份、分散剂0.1～5份、固化剂己二胺0.1～2份。优选的，所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜按如下步骤制得：(1)按配比将石墨烯粉体、炭黑、分散剂、水性聚氨酯树脂和水混合，并在球磨机中球磨分散均匀，最后经250目网布过滤，获得混合浆料A；将银纳米线分散液、水性环氧树脂和水性丙烯酸树脂加入到真空搅拌机中真空脱泡、混合均匀，获得混合浆料B；将混合浆料A加入到真空搅拌机中，在持续搅拌下，加入pH缓冲剂调节pH为6～10，再依次加入混合浆料B和固化剂己二胺，继续搅拌均匀，获得导电发热浆料；所述pH缓冲剂按如下方法配置：在25mL含硼酸0.2mol/L、氯化钾0.2mol/L的混合液中，加入4mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液，混合均匀后，加水稀释至100mL，即获得pH缓冲剂；(2)将所述导电发热浆料加水调节固含量，并搅拌均匀，获得用于流延成膜的溶液；所述用于流延成膜的溶液的固含量为30％-50％；(3)将所述用于流延成膜的溶液经流延机的模头流延到流延生产线的钢带上，控制流延车速在20～70m/min，再经过60～150℃的干燥烘道进行干燥，最后剥离收卷，即获得石墨烯银纳米线复合柔性发热膜。优选的，所述电极层为对称设置于所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜两端的两带状电极，两电极通过导电线连接电源，以向所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜供电使其发热；两电极分别连接电源的正极和负极，极性相反。或：所述电极层包括两对称设置于所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜两端的集流条，两集流条相向延伸形成若干等间隔排布的内电极，构成叉指电极结构；两集流条通过导电线连接电源，以向所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜供电使其发热。两集流条分别接电源的正极和负极，使得相邻的内电极极性相反。各个内电极的宽度、长度皆相同，相邻两内电极的间距也相同，以保证发热均匀。当所述电极层为叉指电极结构时，在所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上设置有若干通孔，所述通孔设置在各个内电极前端与另一集流条之间。集流条的延伸终端与另一集流条之间若间距过小会产生局部热点，间距过大又会使得过大区域不发热，从而影响发热性能，因此在集流条的延伸终端与另一集流条之间设置镂空部分，可以在尽可能缩小间距的同时避免热点的产生，从而保证发热膜的发热均匀性。所述电极层的材料为金属箔、导电布、导电胶带、导电浆料中的至少一种，包含但不限于银、铜、铝等这些导电性能良好的材料。当所述电极层的材料为金属箔时，通过粘贴和热压的方式固定于所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上；当所述电极层的材料为导电布或导电胶带时，通过粘贴的方式固定于所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上；当所述电极层的材料为导电浆料时，通过印刷的方式固定于所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上。在所述电极层和所述电源之间还设置有用于控制电源输出功率的温控开关；所述温控开关与所述电极层及所述电源之间皆通过导电线连接。优选的，温控开关可以为电源自带的温控开关，也可使用市购的温控开关另设。通过温控开关可以实现分级调控温度。优选的，在所述发热膜组件上还设置有用于监测所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜温度的温度传感器；所述温度传感器与所述温控开关之间通过导电线连接。通过温度传感器可以更精准的控温。在温度传感器所监测到的温度高于预设温度时，温控开关自动切断，可以起到过热保护的作用。在电极层与导电线的接口处通过绝缘胶保护。所述电源为移动电源或通过USB接口连接的外接电源。优选的，所述导电线为柔性导电线，内层为导电的线性材料(如金属丝、漆包线、碳纤维等)，外层为柔性的绝缘材料(如绝缘布料、硅胶、TPFC、PUC、TPE、腈纶等)所述绝缘防水保护层PVC膜、PE膜、PET膜、PI膜或PU膜，通过粘贴或热压贴合的方式固定。优选的，根据使用需要，本专利技术的石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件可设置为任意形状、如圆形、椭圆形、方形、不规则形状等等。优选的，根据使用需要，本专利技术的石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件还可以包括其他功能层，其他功能层设置于绝缘防水保护层外侧，可以为隔热层、保温层、装饰层、支撑层等等。本专利技术的石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件可以用于多种不同领域，如用于发热画、发热眼罩、发热腰带、发热鞋垫、发热马甲、电热毯、发热鼠标垫、发热坐垫、发热墙纸等等。本专利技术使用的电压为36V以下的安全工作电压，温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件，其特征在于：所述发热膜组件包括石墨烯银纳米线复合柔性发热膜，在所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上设置有电极层，所述电极层与所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜电连接；在所述电极层上设置有绝缘防水保护层，或在所述电极层上及在所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜未设置电极层的一面皆设置有绝缘防水保护层。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件，其特征在于：所述发热膜组件包括石墨烯银纳米线复合柔性发热膜，在所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上设置有电极层，所述电极层与所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜电连接；在所述电极层上设置有绝缘防水保护层，或在所述电极层上及在所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜未设置电极层的一面皆设置有绝缘防水保护层。2.根据权利要求1所述的石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件，其特征在于：所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜的厚度为0.03-0.1mm、单位质量为10-200g/m2；所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜是由导电发热浆料通过流延法成膜制得，所述导电发热浆料的各原料按质量份的构成为：1～10mg/mL银纳米线分散液1～20份、石墨烯粉体20～50份、炭黑1～20份，固含量在30-55％的水性聚氨酯树脂20～50份、固含量在30-80％的水性环氧树脂1～50份、固含量在30-80％的水性丙烯酸树脂1～20份、水1-30份、分散剂0.1～5份、固化剂己二胺0.1～2份。3.根据权利要求2所述的石墨烯银纳米线复合柔性发热膜组件，其特征在于：所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜按如下步骤制得：(1)按配比将石墨烯粉体、炭黑、分散剂、水性聚氨酯树脂和水混合，并在球磨机中球磨分散均匀，最后经250目网布过滤，获得混合浆料A；将银纳米线分散液、水性环氧树脂和水性丙烯酸树脂加入到真空搅拌机中真空脱泡、混合均匀，获得混合浆料B；将混合浆料A加入到真空搅拌机中，在持续搅拌下，加入pH缓冲剂调节pH为6～10，再依次加入混合浆料B和固化剂己二胺，继续搅拌均匀，获得导电发热浆料；所述pH缓冲剂按如下方法配置：在25mL含硼酸0.2mol/L、氯化钾0.2mol/L的混合液中，加入4mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液，混合均匀后，加水稀释至100mL，即获得pH缓冲剂；(2)将所述导电发热浆料加水调节固含量，并搅拌均匀，获得用于流延成膜的溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梓晗，吕鹏，张运奇，
申请(专利权)人：合肥微晶材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34