柔性石墨烯电热膜的制备方法技术

本发明专利技术公布了一种柔性石墨烯电热膜的制备方法，包括：S1：取PI膜作为基材，在PI膜表面形成图案化铜箔电极，获得带有图案化铜箔电极的PI膜；S2：在带有图案化铜箔电极的PI膜的带有电极的一面上压合石墨烯高分子自支撑导电薄膜，得到PI

【技术实现步骤摘要】
柔性石墨烯电热膜的制备方法


[0001]本专利技术涉及电热膜制备领域，尤其涉及采用设置热敏电阻层来获得具备热保护功能的柔性电热膜的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着消费升级和健康产业发展，各类柔性发热应用产品(如发热服饰、发热护具等)在市场上不断被推出，特别是石墨烯远红外健康理疗产品，获得了快速发展，并得到了消费者的认可。石墨烯远红外健康理疗产品，能够发射远红外线光波，且波长范围主要落在6
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14微米区间，这个区间的远红外线更容易被人体所吸收，被称为“生命光波”，尤为受广大消费者所重视。此外，各类地暖用石墨烯柔性电热膜产品，也取得了较大发展。
[0003]当前，柔性石墨烯远红外健康理疗产品都采用石墨烯柔性电热膜作为电发热元件。然而，当前石墨烯柔性导电膜，如PU基石墨烯高分子(自支撑)导电膜，CVD石墨烯导电膜，一般不具备自限温(PTC)效应。自限温PTC效应指当电热膜温度超过某温度后，电热膜的电阻急剧增大，使得发热功率降低，随后发热温度自动回落，在低于某温度后，电热膜又可恢复正常工作，从而大大提升电热膜的工作安全性。目前常用的柔性电热膜温控系统，一般采用热敏电阻(温度传感器)粘贴至电热膜表面对电热膜温度进行监测并实现温度控制。然而，这种热敏电阻(温度传感器，利用PTC或NTC效应)尺寸很小，只能监测极小的面积，不能大范围监测电热膜表面的温度，一旦电热膜温度失控，存在安全隐患和缺陷。
[0004]
技术介绍
部分的内容仅仅是专利技术人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在问题中的一个或多个，本专利技术提供一种柔性石墨烯电热膜的制备方法，包括：
[0006]S1：取PI膜作为基材，在PI膜表面形成图案化铜箔电极，获得带有图
[0007]案化铜箔电极的PI膜；
[0008]S2：在带有图案化铜箔电极的PI膜的带有电极的一面上压合石墨烯高分子自支撑导电薄膜，得到PI
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铜电极
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石墨烯自支撑导电膜结构组件；
[0009]S3：取PI膜作为封装膜，采用真空镀膜工艺在封装膜表面形成PTC或NTC热敏薄膜监测电路，再在PTC或NTC热敏薄膜监测电路表面覆盖一层环氧胶，得到PI
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PTC或NTC层
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环氧胶结构组件；
[0010]S4：将S2制备的PI
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铜电极
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石墨烯自支撑导电膜结构组件与S3制备的PI
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PTC或NTC层
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环氧胶结构组件贴合并压合，得到PI
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铜电极
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石墨烯自支撑导电膜
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环氧胶
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PTC或NTC层
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PI复合结构，即可。
[0011]根据本专利技术的一个方面，所述S1步骤的具体操作为：在PI膜表面设置一层铜膜，采用黄光刻蚀工艺图案化PI膜表面的铜膜，形成图箔电极。
[0012]根据本专利技术的一个方面，所述石墨烯自支撑导电薄膜包括含有炭黑、碳纳米管、石墨烯和聚氨酯基的高分子导电膜作为发热层的薄膜。
[0013]根据本专利技术的一个方面，所述石墨烯自支撑导电薄膜中的碳纳米管含量为0.1
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10wt％；优选0.2
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0.3wt％。
[0014]根据本专利技术的一个方面，所述S2中，所述压合采用热压方式，压合温度为80
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160℃，压力为0.3
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5MPa，压合时间为20
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60s。
[0015]根据本专利技术的一个方面，所述S2中，压合温度为140℃，压力为0.6MPa，压合时间为30s。
[0016]根据本专利技术的一个方面，所述S2中，所述采用真空镀膜工艺在封装膜表面形成PTC或NTC热敏薄膜监测电路的具体方法是：
[0017]a)在PI膜表面涂布光刻胶，或压合感光干膜，随后通过曝光、显影工艺获得图案化的光刻胶或干膜；
[0018]b)利用溅射法或真空蒸镀法，在表面含图案化光刻胶或干膜的PI基材表面获得PTC或NTC热敏薄膜层；
[0019]c)去除光刻胶或干膜，即可获得PTC或NTC热敏薄膜图案化电路；
[0020]d)在PI封装基材PTC电路一侧，设置一层环氧胶，并在60
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140℃条件下进行预固化。
[0021]根据本专利技术的一个方面，所述PTC或NTC电路为U型结构。
[0022]根据本专利技术的一个方面，在100℃条件下预固化30min；优选地，所述环氧胶预固化后厚度为10
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30微米。
[0023]根据本专利技术的一个方面，所述S4中，在将S2制备的PI
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铜电极
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石墨烯自支撑导电膜结构组件与S3制备的PI
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PTC或NTC层
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环氧胶结构组件贴合并压合之前，预先设置电热膜发热层接线端子和PTC接线端子暴露孔。
[0024]本专利技术提供的石墨烯高分子电热膜的制备方法，采用在柔性电热膜封装材料表面植入PTC或NTC电路，用来大范围监测电热膜表面温度，可以有效防止电热膜温度失控，提升电热膜使用安全性；另外在封装材料表面制备PTC或NTC电路图案，PTC或NTC材料与基材附着力较好，可以隔离PTC或NTC层与发热层材料，防止在发热层表面直接设置PTC或NTC电路容易出现脱落、耐弯折性差等缺陷。
[0025]本专利技术方法制得的产品通过监测PTC或NTC电路电阻作为温度传感器与电热膜外部的温度控制器连接，当发生局域温度过高时，PTC或NTC电路端口电阻将发生剧烈变化，温度控制器执行切断发热层电源的指令，确保发热膜迅速断电，保证使用安全。当PTC或NTC电路电阻恢复至原始值后，温度控制器执行接通石墨烯发热层电源的指令，这样，可以有效地实现对电热膜异常温度的监测和安全控制。
[0026]本专利技术在导电膜中含有碳纳米管，以增强导电性、稳定性和远红外转换效率。本专利技术在柔性电热膜封装基材内表面，通过真空镀膜的方法获得U型曲线布局的PTC或NTC监测电路，可以实现对石墨烯电热膜的发热面进行大面积监测，防止出现热失控问题，有利于提升电热膜使用安全性。贴合后PTC/NTC电路层与发热层之间由环氧胶隔离，可以防止PTC或NTC电路与发热层导电膜电阻间产生串扰及PTC电路制备过程中对导电膜的破坏。
具体实施方式
[0027]在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于，包括：S1：取PI膜作为基材，在PI膜表面形成图案化铜箔电极，获得带有图案化铜箔电极的PI膜；S2：在带有图案化铜箔电极的PI膜的带有电极的一面上压合石墨烯高分子自支撑导电薄膜，得到PI
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铜电极
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石墨烯自支撑导电膜结构组件；S3：取PI膜作为封装膜，采用真空镀膜工艺在封装膜表面形成PTC或NTC热敏薄膜监测电路，再在PTC或NTC热敏薄膜监测电路表面覆盖一层环氧胶，得到PI
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PTC或NTC层
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环氧胶结构组件；S4：将S2制备的PI
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铜电极
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石墨烯自支撑导电膜结构组件与S3制备的PI
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PTC或NTC层
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环氧胶结构组件贴合并压合，得到PI
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铜电极
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石墨烯自支撑导电膜
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环氧胶
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PTC或NTC层
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PI复合结构，即可。2.根据权利要求1所述的柔性石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于，所述S1步骤的具体操作为：在PI膜表面设置一层铜膜，采用黄光刻蚀工艺图案化PI膜表面的铜膜，形成图箔电极。3.根据权利要求1所述的柔性石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于，所述石墨烯自支撑导电薄膜包括含有炭黑、碳纳米管、石墨烯和聚氨酯基的高分子导电膜作为发热层的薄膜。4.根据权利要求3所述的柔性石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于，所述石墨烯自支撑导电薄膜中的碳纳米管含量为0.1
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10wt％；优选0.2
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0.3wt％...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭化兵，潘卓成，潘智军，
申请(专利权)人：安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：