发热膜及其制备方法技术

本公开提供一种发热膜及其制备方法，该发热膜包括石墨烯复合纤维膜、内集流部和外集流部，其中内集流部位于所述石墨烯复合纤维膜的两端，外集流部位于所述内集流部的外表面；所述石墨烯复合纤维膜包括纤维和分散于所述纤维中的石墨烯。本公开发热膜的结构设计简单合理且制备工艺简单，所得发热膜能够使热量更加均匀的散发出来，减少了能量的损失与浪费。该发热膜的单位功率密度最高可达1500w/m

【技术实现步骤摘要】
发热膜及其制备方法
本公开涉及加热设备领域，具体涉及一种发热膜及其制备方法。
技术介绍
能源问题一直以来都备受关注，而工业加热设备加热温度普遍较高，并且用电量较大，这是由于加热设备通常是对一个相对封闭系统进行加热，而传统的加热器件主要为外部包裹陶瓷类材料的电阻丝，其加热方式是由中间向四周辐射，造成温度分布存在一定的差异，封闭空间中通常由以温度最低点为标准进行温度调节，这就造成一定程度的能量浪费。另外一种烘干设备主要是将需要烘干的物体放在传送带上，传送带下方或上方使用电热管进行加热，在这种相对开放的空间中，由于能量的不均匀性，更容易造成能量的浪费与损失。需注意的是，前述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有高功率的耐高温发热膜及其制备方法，以解决现有工业设备使用电热管热量不均匀造成的能量浪费问题。为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：本公开提供一种发热膜，包括：石墨烯复合纤维膜，内集流部及外集流部，内集流部位于石墨烯复合纤维膜的两端；外集流部位于内集流部的外表面；其中，石墨烯复合纤维膜包括纤维和分散于纤维中的石墨烯。根据本公开的一个实施方式，发热膜还包括粘结剂，以将石墨烯和纤维粘结成整体；粘结剂选自常温下为液态且耐受温度≥260℃有机硅树脂、环氧树脂、聚酰亚胺和双马来酰亚胺中的一种或多种。根据本公开的一个实施方式，纤维为耐受温度≥260℃的碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维中的一种或多种，纤维的长度为1mm～10mm，直径为5μm～20μm；石墨烯为粉体石墨烯或粉体还原氧化石墨烯，石墨烯和纤维的质量比为0.001～1：100。根据本公开的一个实施方式，内集流部的材料为导电银浆或金属，外集流部的材料选自铜箔、铝箔等金属材料中的一种或多种；本公开还提供前述发热膜的制备方法，包括：将纤维置于水中分散得到分散液，分散液经过滤、沉积得到纤维膜；纤维膜浸渍于含有还原剂的氧化石墨烯溶液中进行还原反应，得到石墨烯复合纤维膜；石墨烯复合纤维膜的两端分别浸渍于导电液体中，得到含有内集流部的石墨烯复合纤维膜；及于内集流部的外表面连接外集流部，得到发热膜。根据本公开的一个实施方式，还包括将粘结剂涂布或浸渍于含有内集流部的石墨烯复合纤维膜进行固化。根据本公开的一个实施方式，纤维由碳纤维和玻璃纤维组成时，分散液经过滤、沉积后，再浸渍于含有1wt％～5wt％聚甲基丙烯酸甲酯的丙酮或二甲基甲酰胺溶液中5s～30s后烘干，得到纤维膜。根据本公开的一个实施方式，分散液中还包括分散剂，分散剂选自羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、吐温-80、十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵中一种或多种。根据本公开的一个实施方式，氧化石墨烯溶液的浓度为0.1mg/ml～10mg/ml，还原剂选自葡萄糖、维生素C和水合肼中一种或多种，所述还原剂为葡萄糖时，所述还原反应的时间为24h～72h；所述还原剂为维生素C时，所述还原反应的时间为1h～24h。根据本公开的一个实施方式，导电液体为导电银浆或熔融态的导电金属，石墨烯复合纤维膜的两端分别浸渍于导电液体中1s～10s后取出，经压延固化，得到两个内集流部。由上述技术方案可知，本公开的有益效果在于：本公开提出的发热膜的结构设计简单合理且制备工艺简单，制备过程易于实现，所选用的材料耐受温度均≥260℃，能够在180～260℃的温度范围内长期使用，并可以通过选用不同种类、规格的纤维调节高功率发热膜的强度、功率密度等。所得的发热膜由于呈膜状结构，表面温度均匀，能够使热量更加均匀的散发出来，减少了能量的损失与浪费。该发热膜的单位功率密度大于1000w/m2，最高可达1500w/m2，能够在180℃～260℃范围内长期使用，具有良好的应用前景。附图说明为了让本公开实施例能更容易理解，以下配合所附附图作详细说明。应该注意，根据工业上的标准范例，各个部件未必按照比例绘制，且仅用于图示说明的目的。实际上，为了让讨论清晰易懂，各个部件的尺寸可以被任意放大或缩小。图1是本公开一个实施方式的发热膜的制备工艺流程图；图2A-图2H分别示出了本公开一个实施方式的发热膜的制备工艺流程的结构示意图。其中，附图标记说明如下：10：水槽20：滤网101：纤维膜102：石墨烯103：粘结剂201、202：内集流部301、302：外集流部A：水B：氧化石墨烯溶液C：导电液体具体实施方式体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本公开。在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。参阅图1，其代表性地示出了本公开一个实施方式的发热膜的制备工艺流程图；图2A-图2H分别示出了本专利技术一个实施方式的发热膜的制备工艺流程的结构示意图。本公开提出的发热膜是以应用于工业加热设备中为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本公开的相关设计应用于其他类型的设备中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本公开提出的发热膜的原理的范围内。如图2H所示，在本实施方式中，本公开提出的发热膜主要包括石墨烯复合纤维膜、内集流部201、202和外集流部301、302，其中石墨烯复合纤维膜包括纤维101和分散于纤维101中的石墨烯102，通过粘结剂103粘结成整体。下面将结合上述附图，对本公开提出的发热膜的一示例性实施方式的主要制备过程、各组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。如图1和图2A-图2H所示，在本实施方式中，发热膜的制备方法包括步骤如下：将纤维置于水溶液中分散得到分散液，分散液经过滤、沉积得到纤维膜；纤维膜浸渍于石墨烯溶液中，得到石墨烯复合纤维膜；石墨烯复合纤维膜的两端分别浸渍于导电液体中，得到含有内集流部的石墨烯复合纤维膜；及于内集流部的外表面连接外集流部，得到发热膜。具体地，如图2A所示，将纤维置于含有水A的水槽10中，其中水槽10为内部设有滤网20的上方开口的容器，能够使水溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发热膜，其特征在于，包括：/n石墨烯复合纤维膜，/n内集流部，所述内集流部位于所述石墨烯复合纤维膜的两端；及/n外集流部，所述外集流部位于所述内集流部的外表面；/n其中，所述石墨烯复合纤维膜包括纤维和分散于所述纤维中的石墨烯。/n

【技术特征摘要】
1.一种发热膜，其特征在于，包括：
石墨烯复合纤维膜，
内集流部，所述内集流部位于所述石墨烯复合纤维膜的两端；及
外集流部，所述外集流部位于所述内集流部的外表面；
其中，所述石墨烯复合纤维膜包括纤维和分散于所述纤维中的石墨烯。


2.根据权利要求1所述的发热膜，其特征在于，所述发热膜还包括粘结剂，以将所述石墨烯和纤维粘结成整体；所述粘结剂选自常温下为液态且耐受温度≥260℃有机硅树脂、环氧树脂、聚酰亚胺和双马来酰亚胺中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的发热膜，其特征在于，所述纤维为耐受温度≥260℃的碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维中的一种或多种，所述纤维的长度为1mm～10mm，直径为5μm～20μm；所述石墨烯为粉体石墨烯或粉体还原氧化石墨烯，所述石墨烯和纤维的质量比为0.001～1：100。


4.根据权利要求1所述的发热膜，其特征在于，所述内集流部的材料为导电银浆或金属，所述外集流部的材料选自铜箔、铝箔中的一种或多种。


5.一种权利要求1～4中任一项所述的发热膜的制备方法，其特征在于，包括：
将纤维置于水中分散得到分散液，所述分散液经过滤、沉积得到纤维膜；
所述纤维膜浸渍于含有还原剂的氧化石墨烯溶液中进行还原反应，得到石墨烯复合纤维膜；
所述石墨烯复合纤维膜的两端分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锦，刘海舟，曹建苹，范晓旭，李华民，陈韵吉，
申请(专利权)人：北京石墨烯研究院有限公司，北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11