透明石墨烯油墨及其制备方法、应用该透明石墨烯油墨的发热玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术主要目的是提出一种透明石墨烯油墨及其制备方法、应用该透明石墨烯油墨的发热玻璃及其制备方法。该透明石墨烯油墨以质量百分含量计由10～40％石墨烯分散液、40～60％导电聚合物水溶液、5～10％附着力促进剂、1～5％表面活性剂组成，去离子水补足余量；其制备方法包括：将去离子水、石墨烯分散液和导电聚合物水溶液混合，超声分散；于超声分散中添加附着力促进剂和表面活性剂，分散均匀得透明石墨烯油墨；将其涂布于玻璃基板表面，烘干；在石墨烯油墨层两边涂布导电材料，烘干得发热玻璃。该透明石墨烯油墨透光率高、附着力好、方阻低，将其应用于玻璃上可在低压通电时加热玻璃，实现防雾除冰除雪的效果，从而更加实用。

【技术实现步骤摘要】
透明石墨烯油墨及其制备方法、应用该透明石墨烯油墨的发热玻璃及其制备方法
本专利技术属于石墨烯油墨
，尤其涉及一种透明石墨烯油墨及其制备方法、应用该透明石墨烯油墨的发热玻璃及其制备方法。
技术介绍
随着智能时代的到来，透明玻璃的除雪除冰防雾的问题受到关注。层出不穷的发热玻璃也应运而生，现阶段市场上的发热玻璃大都是采用透明导电膜、夹丝的方式产生热量来达到除雾除冰防霜的效果，这些方式虽在一定的方式上能够达到要求，但都有各自的缺陷和局限性：透明导电膜是既有高的导电性，又对可见光有很好的透光性，但这种透明膜一般都含有金属微粒或者氧化物半导体微粒，这种方式增加了导电膜的成本；夹丝方式对电热丝生产和玻璃加工工艺要求高，稍有差错容易导致玻璃透明度低，影响人们视觉效果。电加热玻璃不仅要在通电的情况下加热玻璃来起到除雾除冰防霜的效果，而且还要保证玻璃的透明度，电热性能稳定等必需的使用要求。石墨烯是近年来新兴的一种碳材料，具有极为优良的性质，包括极高的机械强度、极高的载流子迁移率、很高的光透过率、化学稳定性、导热性等，在电子学器件、透明导电薄膜、等许多领域有广泛而重要的应用前景，越来越受到人们的重视。将玻璃与石墨烯的优点相结合以形成成本低廉、易于加工、机械性能优秀、兼具透明性与导电性的新材料，是相关领域研究的重点之一。现行通用的石墨烯发热玻璃制备方法包括：1)采用化学气相沉积法或是直接生长法等制备石墨烯薄膜，通过转移的方法复合到玻璃基材上。该方法对设备有较高要求，操作复杂，因而成本偏高。2)采用石墨烯等纳米碳材料制备成溶液涂布在玻璃基材上。该方法所制产品综合性能普遍较差，如透光率低、附着力差等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种透光率高、附着力好、方阻低的透明石墨烯油墨，将其应用在玻璃上可以在低压通电的情况下达到加热防雾去冰的效果，从而更加适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种透明石墨烯油墨，以质量百分含量计，其由以下原料组成：本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的透明石墨烯油墨，其中所述的石墨烯分散液中，石墨烯的层数为1～5层，片径为3～10μm，其在分散液中的质量百分含量为3％。优选的，前述的透明石墨烯油墨，其中所述的导电聚合物水溶液中，导电聚合物为PEDOT和PSS，其中PEDOT和PSS两种聚合物的总量在水溶液中的质量百分含量为1.3％～1.7％。优选的，前述的透明石墨烯油墨，其中所述的附着力促进剂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、水性聚酯、水性醇酸树脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、苯乙烯马来酸树脂、水性环氧树脂和三聚氰胺树脂中的至少一种。优选的，前述的透明石墨烯油墨，其中所述的表面活性剂选自聚羧酸铵盐类分散剂、聚硅氧烷类分散剂、聚羧酸钠盐类分散剂、共聚物类分散剂和磺酸盐类分散剂中的至少一种。本专利技术的第二个目的在于提供一种透光率高、附着力好、方阻低的透明石墨烯油墨的制备方法。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种透明石墨烯油墨的制备方法，其包括以下步骤：1)将去离子水、石墨烯分散液和导电聚合物水溶液混合，超声分散；2)于超声分散过程中添加附着力促进剂和表面活性剂，分散均匀，得透明石墨烯油墨。本专利技术的第三个目的在于提供一种透光率高、附着力好、方阻低的透明发热玻璃。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种发热玻璃，其包括：玻璃基板；石墨烯油墨层，其设置于玻璃基板的一侧表面上；电极，其设置于石墨烯油墨层的两边且与石墨烯油墨层连接。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。优选的，前述的发热玻璃，其中所述的玻璃基板的材质选自石英玻璃、高硅氧玻璃、钠钙玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃或磷酸盐玻璃的一种。优选的，前述的发热玻璃，其中所述的石墨烯油墨层的干膜膜厚为10～20nm。本专利技术的第四个目的在于提供一种透光率高、附着力好、方阻低的透明发热玻璃的制备方法。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种发热玻璃的制备方法，其包括以下步骤：1)玻璃基板清洗；2)在玻璃基板表面涂布透明石墨烯油墨，烘干；3)在玻璃基板表面石墨烯油墨层的两边涂布导电材料，烘干，得发热玻璃。借由上述技术方案，本专利技术提出的透明石墨烯油墨及其制备方法、应用该透明石墨烯油墨的发热玻璃及其制备方法至少具有下列优点：1、本专利技术提出的透明石墨烯油墨及其制备方法，采用石墨烯复合PEDOT:PSS水溶液制备一种透明油墨，其制备工艺简单，价格低廉，电热性能稳定，透光率高；2、本专利技术提出的透明石墨烯油墨及其制备方法，所述的透明油墨用于制备发热玻璃，经涂覆一层10-20nm的透明发热层使玻璃具有高透光率、低方阻、附着力高的特点，在5V～12V电压下，1s～10s内发热温度可达45℃～95℃，完全可达到玻璃的加热防雾、除冰除雪的作用。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术提出的发热玻璃的结构示意图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种透明石墨烯油墨及其制备方法、应用该透明石墨烯油墨的发热玻璃及其制备方法其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。本专利技术提出一种透明石墨烯油墨，以质量百分含量计，其由以下原料组成：优选的，前述的透明石墨烯油墨，其中所述的石墨烯分散液中，石墨烯的层数为1～5层，片径为3～10μm，其在分散液中的质量百分含量为3％。所述的石墨烯分散液为实验室自行配制的，配制方法如下：采购市售的相应规格的石墨烯，加入分散剂、润湿剂与水，搅拌均匀，得石墨烯分散液。优选的，前述的透明石墨烯油墨，其中所述的导电聚合物水溶液中，导电聚合物为PEDOT和PSS，其中PEDOT和PSS两种聚合物的总量在水溶液中的质量百分含量为1.3％～1.7％。所述的导电聚合物水溶液是一种高分子聚合物的水溶液，其导电率很高，根据PEDOT与PSS的质量比不同，可以得到导电率不同的水溶液，这两种物质在一起极大地提高了PEDOT的溶解性。本专利技术实施例中使用的PEDOT：PSS水溶液中，是由PEDOT(聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)、PSS(聚(苯乙烯磺酸))和水三种物质构成，其可以通过商业途径购买获得。本专利技术的技术方案采用石墨烯复合PEDOT:PSS的方案，其原因在于：PEDOT:PSS的化学性质稳定，可以配制成水溶液进行加工，具有良好的透光性、成膜性和柔韧性。但是，从目前的研究结果发现，PEDOT:PSS的导电性还有待提高，且塞贝克系数也急需提高。由于石墨烯与PEDOT存在较强的相互作用，二者联合使用时，使π电子从石墨烯转移至PEDOT，被掺杂的PEDOT与石墨烯通过π-π共轭作用结合在一起，形成相对独立的导电单元，并且随着这种导电单元数量的增加直至相互接触，形成大的导电体系，使二者联用的材料体系的导电性得到极大程度地提高，从而得以实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明石墨烯油墨，其特征在于，以质量百分含量计，其由以下原料组成：

【技术特征摘要】
1.一种透明石墨烯油墨，其特征在于，以质量百分含量计，其由以下原料组成：2.根据权利要求1所述的透明石墨烯油墨，其特征在于，所述的石墨烯分散液中，石墨烯的层数为1～5层，片径为3～10μm，其在分散液中的质量百分含量为3％。3.根据权利要求1所述的透明石墨烯油墨，其特征在于，所述的导电聚合物水溶液中，导电聚合物为PEDOT和PSS，其中PEDOT和PSS两种聚合物的总量在水溶液中的质量百分含量为1.3％～1.7％。4.根据权利要求1所述的透明石墨烯油墨，其特征在于，所述的附着力促进剂选自水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、聚乙烯醇、水性聚酯、水性醇酸树脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、苯乙烯马来酸树脂、水性环氧树脂和三聚氰胺树脂中的至少一种。5.根据权利要求1所述的透明石墨烯油墨，其特征在于，所述的表面活性剂选自聚羧酸铵盐类分散剂、聚硅氧烷类分散剂、聚羧酸钠盐类分散剂、共聚物类分散剂和磺酸盐类分散剂中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李赫然，李青，冯蔚东，宋亚滨，于卫昆，孙立红，
申请(专利权)人：东旭光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13