硅橡胶基柔性石墨烯发热膜及其制备方法、发热器件和应用技术

本发明专利技术提供了一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜及其制备方法、发热器件和应用，涉及发热膜技术领域。该硅橡胶基柔性石墨烯发热膜主要采用硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂、催化剂和交联剂等原料制成，其中，硅橡胶中含有甲基三氟丙基基团，可使得该石墨烯发热膜发热体具有柔性、可变形性且耐溶剂等性能，同时，采用硅树脂包覆石墨烯，提高了石墨烯与硅橡胶基体的相容性，使得石墨烯能够均匀分散在硅橡胶基体中，在低填充下即可形成导电网络，有利于保持硅橡胶的柔性以及可变形性，且该石墨烯发热膜的机械性能也得到提高；采用耐热性添加剂，使得石墨烯发热膜可在300℃以上高温使用。本发明专利技术还提供了硅橡胶基柔性石墨烯发热膜的制备方法。

Silicone rubber based flexible graphene heating film and preparation method, heating device and application thereof

The invention provides a silicone rubber based flexible graphene heating film, a preparation method, a heating device and an application, and relates to the field of heating film technology. The silicon rubber based flexible graphene heating film is mainly made of silicon resin coated graphene, silicone rubber, heat-resistant additive, catalyst and crosslinking agent. The silicone rubber contains methyl three fluoro propyl group, which can make the graphene heating film heater have the properties of flexibility, deformability and solvent resistance. The compatibility of graphene coated graphene with silicon resin is improved, and the graphene can be dispersed evenly in the silicon rubber matrix, and the conductive network can be formed under low filling, which helps to maintain the flexibility and deformability of the silicone rubber, and the mechanical properties of the graphene heating film are also improved. The heat resistant additive can be used to heat the graphene heating film at temperatures above 300 C. The invention also provides a preparation method of a silicone rubber based flexible graphene heating film.

【技术实现步骤摘要】
硅橡胶基柔性石墨烯发热膜及其制备方法、发热器件和应用
本专利技术涉及发热膜
，具体而言，涉及一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜及其制备方法、发热器件和应用。
技术介绍
目前可用于加热的方式和材料有很多，包括电加热、红外加热以及电磁加热等。由于加热效率高、使用方便，电加热应用非常广泛。用于电加热的材料主要是导电体，其中导电体包括金属导体以及聚合物导电体。由于制备简易、密度低以及柔韧性好，聚合物基导电复合材料广泛用于制作导电发热材料。社会的发展对导电发热材料要求愈来愈高，例如要求发热体具有较好的柔性，能任意变形，能够耐受高温，能够耐受溶剂等等，以适于不同场合的使用，因此柔性的可变性且耐高温耐溶剂型导电发热体逐渐引起重视。现有CN101928422A公开了一种聚合物基导电发热复合膜材料的制备方法，聚合物基体采用聚乙烯或聚乙烯与乙烯基共聚物的混合物，导电发热填料采用碳纤维或镀镍碳纤维，溶液或熔混法共混复合，压制成膜，得到导电发热聚合物复合膜；然后将导电发热聚合物复合膜室温伽马射线辐射交联处理，再加热处理去除自由基，得到最终样品。该复合材料具有较好的发热效率，但制备过程复杂且基体采用聚乙烯，柔性低，不耐高温及溶剂。CN104159348A公布了一种柔性大面积高发热功率电热膜制作方法，电热薄膜包括导电薄膜，导电薄膜的两端连接铜电极，导电薄膜及与之相连的铜电极由绝缘塑料薄膜绝缘密封。虽然制作的产品具有一定的柔性，但在一定的变形下，导电网络易破坏，同样不耐高温及溶剂。因此开发出一种具有良好导电性及耐高温、耐溶剂柔性发热导体是当前亟待解决的问题。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，通过各原料之间的协同配合作用使得该硅橡胶基柔性石墨烯发热膜具有良好的导电性能、机械性能、耐高温和耐溶剂性能，改善了现有产品导电性、耐高温、耐溶剂以及机械性能欠佳的技术问题。本专利技术的第二个目的在于提供一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜的制备方法，该制备方法简单易行，适合于工业上大规模生产。本专利技术的第三个目的在于提供一种发热器件。本专利技术的第四个目的在于提供一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜、采用硅橡胶基柔性石墨烯发热膜的制备方法制得的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜或发热器件的应用。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术提供一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，主要由以下原料制成：硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂、催化剂和交联剂；所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的加成型硅橡胶。进一步的，所述的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，主要由以下重量份数的原料制成：硅树脂包覆石墨烯0.1-30份，硅橡胶90-110份，耐热性添加剂1-10份，催化剂0.05-2份和交联剂1-10份；所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的加成型硅橡胶；优选地，所述硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，主要由以下重量份数的原料制成：硅树脂包覆石墨烯1-30份，硅橡胶92-108份，耐热性添加剂2-8份，催化剂0.06-2份和交联剂2-10份；所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的加成型硅橡胶。进一步的，所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的单封乙烯基聚有机硅氧烷和/或含甲基三氟丙基的双封乙烯基聚有机硅氧烷。进一步的，所述硅树脂包覆石墨烯中的石墨烯为单层或多层石墨烯；优选地，所述硅树脂包覆石墨烯中的石墨烯为片径在0.001μm-10μm的单层或多层石墨烯；优选地，所述硅树脂包覆石墨烯中的硅树脂包括甲基苯基硅树脂、乙烯基硅树脂或甲基氢硅树脂中的任意一种或者至少两种的组合；优选地，所述硅树脂包覆石墨烯中硅树脂与石墨烯的质量分数为0.5-5％。进一步的，所述耐热性添加剂包括羟基氧化铁、三氧化二铁或乙炔炭黑的任意一种或者至少两种的组合，优选为比表面积在10m2/g以上的乙炔炭黑；进一步优选为有机钛酸酯处理过的比表面积在10m2/g以上的乙炔炭黑；优选地，所述交联剂包括活性氢封端甲基氢聚硅氧烷、甲基封端甲基氢聚硅氧烷、苯基含氢硅油、甲基氢MQ硅树脂或含苯基甲基氢MQ硅树脂中的一种或至少两种的组合；优选地，所述催化剂包括铂-乙烯基硅氧烷配合物催化剂、氯铂酸催化剂、醇改性氯铂酸催化剂或铂-炔烃基配合物催化剂中的一种或至少两种的组合。本专利技术还提供了一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜的制备方法，包括以下步骤：(a)将配方量的硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂与有机溶剂混合均匀，得到液体硅橡胶基石墨烯分散液；(b)将配方量的催化剂、交联剂与液体硅橡胶基石墨烯分散液混合均匀后，分离，涂布，干燥，将干燥后形成的涂布层硫化，得到硅橡胶基柔性石墨烯发热膜。进一步的，步骤(a)中，所述硅树脂包覆石墨烯的制备方法，包括以下步骤：将石墨烯浸渍于硅树脂分散液后，分离，干燥，得到硅树脂包覆石墨烯；优选地，所述硅树脂分散液为硅树脂/乙酸卡必醇酯分散液；优选地，所述有机溶剂包括甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、石油醚、正葵烷、正十五烷、正十六烷或环十六烷中的任意一种或者至少两种的组合；优选地，步骤(a)中，将配方量的硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂混合，搅拌均匀，得到基料，然后与有机溶剂混合均匀；优选地，步骤(a)中，将配方量的硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂混合，常温常压下低速搅拌0.5-1h后，于100-150℃减压真空度为0.1-0.3MPa下中高速搅拌2-3h，研磨2-3次，冷却至常温，得到基料，然后与有机溶剂常温常压混合均匀。进一步的，步骤(b)中，在涂布之前还包括抽真空除去气泡的步骤；优选地，硫化温度为50-200℃，优选为55-195℃，进一步优选为60-190℃；优选地，硫化时间为0.3-3h，优选为0.5-3h，进一步优选为1-3h。本专利技术还提供了一种发热器件，包括上述硅橡胶基柔性石墨烯发热膜。本专利技术还提供了上述的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜、采用上述制备方法制得的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜或发热器件在发热领域中的应用。与现有技术相比，本专利技术提供的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜及其制备方法和发热器件具有以下有益效果：(1)本专利技术提供了一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，主要采用硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂、催化剂和交联剂等原料制成，其中，该石墨烯发热膜以硅橡胶为基体，由于硅橡胶中含有甲基三氟丙基基团，能够为硅橡胶提供一定的柔性，故使得该石墨烯发热膜发热体具有柔性、可变形性且耐溶剂等性能，同时，采用经过硅树脂包覆处理的石墨烯即硅树脂包覆石墨烯，提高了石墨烯与硅橡胶基体的相容性，使得石墨烯能够均匀分散在硅橡胶基体中，在低填充下即可形成导电网络，有利于保持硅橡胶的柔性以及可变形性，且该石墨烯发热膜的机械性能也得到提高；另外，采用耐热性添加剂，使得石墨烯发热膜可以在300℃以上高温使用；上述各原料相容性良好，通过各原料之间的协同配合作用使得该硅橡胶基柔性石墨烯发热膜具有良好的导电性能、机械性能、耐高温和耐溶剂性能，改善了现有产品导电性、耐高温、耐溶剂以及机械性能欠佳的技术问题。(2)本专利技术提供了硅橡胶基柔性石墨烯发热膜的制备方法，通过采用特定制备步骤，使得各原料之间相容性良好；另外，该制备方法简单易行，适合于工业上大规模生产，为工业生产提供依据。(3)本专利技术提供了发热器件，包括上述的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜。鉴于硅橡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，其特征在于，主要由以下原料制成：硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂、催化剂和交联剂；所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的加成型硅橡胶。

【技术特征摘要】
1.一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，其特征在于，主要由以下原料制成：硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂、催化剂和交联剂；所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的加成型硅橡胶。2.根据权利要求1所述的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，其特征在于，主要由以下重量份数的原料制成：硅树脂包覆石墨烯0.1-30份，硅橡胶90-110份，耐热性添加剂1-10份，催化剂0.05-2份和交联剂1-10份；所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的加成型硅橡胶；优选地，所述硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，主要由以下重量份数的原料制成：硅树脂包覆石墨烯1-30份，硅橡胶92-108份，耐热性添加剂2-8份，催化剂0.06-2份和交联剂2-10份；所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的加成型硅橡胶。3.根据权利要求1或2所述的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，其特征在于，所述硅橡胶为含甲基三氟丙基的单封乙烯基聚有机硅氧烷和/或含甲基三氟丙基的双封乙烯基聚有机硅氧烷。4.根据权利要求1或2所述的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，其特征在于，所述硅树脂包覆石墨烯中的石墨烯为单层或多层石墨烯；优选地，所述硅树脂包覆石墨烯中的石墨烯为片径在0.001μm-10μm的单层或多层石墨烯；优选地，所述硅树脂包覆石墨烯中的硅树脂包括甲基苯基硅树脂、乙烯基硅树脂或甲基氢硅树脂中的任意一种或者至少两种的组合；优选地，所述硅树脂包覆石墨烯中的硅树脂占石墨烯的质量分数为0.5-5％。5.根据权利要求1或2所述的硅橡胶基柔性石墨烯发热膜，其特征在于，所述耐热性添加剂包括羟基氧化铁、三氧化二铁或乙炔炭黑的任意一种或者至少两种的组合，优选为比表面积在10m2/g以上的乙炔炭黑；进一步优选为有机钛酸酯处理过的比表面积在10m2/g以上的乙炔炭黑；优选地，所述交联剂包括活性氢封端甲基氢聚硅氧烷、甲基封端甲基氢聚硅氧烷、苯基含氢硅油、甲基氢MQ硅树脂或含苯基甲基氢MQ硅树脂中的一种或至少两种的组合；优选地，所述催化剂包括铂-乙烯基硅氧烷配合物催化剂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：向联合，朱建，贺盼盼，洪晔，
申请(专利权)人：杭州白熊科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33