一种基于LIG法制备石墨烯高温电热膜的方法技术

本发明专利技术提供一种基于L I G法制备石墨烯高温电热膜的方法，包括：S1、形成PI‑铜电极的复合体层，铜电极全部嵌合或局部嵌合到P I膜中；S2、再在PI膜‑铜电极的复合体层表面形成PI材料层，构成P I‑铜电极‑PI材料层(待L I G层)的组合体；S3、对PI材料层进行L I G处理，激光透导使其形成石墨烯发热层图案，构成PI膜‑铜电极复合体层‑图案化石墨烯层(L I G层)的结构；和S4、在图案化石墨烯层表面封装保护膜层。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LIG法制备石墨烯高温电热膜的方法本专利技术专利为分案申请，母案申请号为202010646038.1，母案名称为：一种基于LIG法制备石墨烯高温电热膜的方法。
本专利技术涉及一种采用激光诱导法制备石墨烯高温电热膜的方法。
技术介绍
石墨烯是二十一世纪发展起来的新兴战略性材料，在石墨烯产业发展过程中，石墨烯电热膜获得较快发展，其表现为生产制造成本低、生产过程较为环保。特别是，石墨烯电热膜能够发射能够与人体实现较好共振吸收效应的远红外线，同时还有容易实现面发热，发热速度快等优点，成为当前电热膜领域竞相研究的热点。当前主流使用的石墨烯电热膜，其主要制造方法分为如下几类：第一类是采用石墨烯浆料制备的电热膜，这类电热膜，发热层一般包含高分子材料，高分子材料在使用过程中有温度限制，超过一定温度后电热膜的稳定性将急剧下降，具体表现为电热膜功率波动达，甚至直接产生不可逆的破坏，导致电热膜损毁或产生严重安全隐患；第二类是采用化学气相沉积法(CVD)制备的石墨烯电热膜，这类电热膜在中低温下比较稳定，且由于石墨烯薄膜制备过程中一般采用吸附式化学掺杂方法，掺杂剂在高温作用下，会产生解吸附及石墨烯缺陷增大的现象，导致电热膜的发热功率下降，一定程度上抑制了高温热失控的问题。然而，CVD石墨烯电热膜使用温度一般在170度以下，超过此温度后，电热膜功率衰减严重，石墨烯缺陷严重放大，最后也会损坏。综上所述，当前的石墨烯电热膜，由于发热材料自身原因，无法高温使用，严重影响了石墨烯电热膜在高温电热领域的使用推广。
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
本专利技术目的是针对现有技术存在问题中的一个或多个，提供了一种基于LIG法制备石墨烯高温电热膜的方法，包括：S1、形成PI-铜电极的复合体层，铜电极全部嵌合或局部嵌合到PI膜中；S2、再在PI膜-铜电极的复合体层表面形成PI材料层，构成PI-铜电极-PI材料层(待LIG层)的组合体；S3、对PI材料层进行LIG处理，激光透导使其形成石墨烯发热层图案，构成PI膜-铜电极复合体层-图案化石墨烯层(LIG层)的结构；和S4、在图案化石墨烯层表面封装保护膜层。根据本专利技术的一个方面，所述S1的具体方法为：取PI膜，在其表面涂布热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，干燥形成半固化聚酰胺酸膜，再与铜电极压合，并亚胺化处理后使聚酰胺酸膜与PI膜融合为一体，最终形成铜电极全部嵌合或局部嵌合到PI膜中的PI膜-铜电极复合体层。根据本专利技术的一个方面，所述S1的具体方法为：在铜电极表面，涂布涂布热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，干燥半固化形成聚酰胺酸膜，再与PI膜进行高温压合并亚胺化，也可形成PI-铜电极复合体。根据本专利技术的一个方面，上述S1的两种方法中，干燥的温度均为120-200℃，干燥时间均为1-20min；优选地，干燥的温度均为150℃，干燥时间均为10min。根据本专利技术的一个方面，上述S1的两种方法中，所述亚胺化处理的方法均为在高温下施压：压合温度为250-350℃，压力为2-10MPa。根据本专利技术的一个方面，所述S2的具体方法为：S2-1、取PI膜，在其表面涂热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，干燥形成半固化聚酰胺酸膜，形成PI-聚酰胺酸膜材料，并对PI-聚酰胺酸膜材料开孔；S2-2、将开孔的PI-聚酰胺酸膜材料覆盖到S1制得的PI膜-铜电极复合体层表面，开孔对准铜电极，使铜电极可以通这开孔裸露出来，形成PI-铜电极-聚酰胺酸膜材料-PI的结构件；S2-3、压合S2-2得到的结构件，并对完成聚酰胺酸膜材料的亚胺化处理，使PI-聚酰胺酸膜材料融合为一体形成完成的一层PI材料层，最终得到PI膜-铜电极-PI材料层(待LIG层)的组合体。根据本专利技术的一个方面，所述S2的具体方法为：S2-1、在到S1制得的PI膜-铜电极复合体层表面涂布热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，干燥形成半固化聚酰胺酸膜，在此过程中，对铜箔电极端子区进行局域保护，确保表面端子区不覆盖PI预聚体，干燥，使PI预聚体形成半固化聚酰胺酸膜；S2-2、对形成的聚酰胺酸膜完成亚胺化处理，热处理温度为350℃，时间为1h，形成PI-铜电极-PI材料层(待LIG层)的组合体。根据本专利技术的一个方面，上述S2的两种方法中，所述干燥的温度均为120-200℃，干燥时间均为1-20min；优选地，干燥的温度均为150℃，干燥时间均为10min。根据本专利技术的一个方面，上述S2的两种方法中，所述亚胺化处理的方法均为在高温下施压：压合温度为250-350℃，压力为2-10MPa。根据本专利技术的一个方面，所述S3中，LIG处理条件为：激光扫描的波长为1-20微米，功率为2-20W，脉冲时间为5-30微秒。优选地，LIG处理条件为：激光扫描的波长为10.6微米，功率为4.8W，脉冲时间为20微秒；根据本专利技术的一个方面，保护膜层采用PI材料，最终产品的结构形成PI-铜电极-LIG层-PI的组合体，即石墨烯高温电热膜。根据本专利技术的一个方面，所述S4的具体方法为：S4-1、取PI膜作为封装层；S4-2、在PI封装层表面涂布热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，半干燥形成聚酰胺酸膜,且在局域进行开孔处理；S4-3、随后与S3形成的与PI-铜电极-石墨烯(LIG)组合体进行进行压合，并完成亚胺化处理,使PI封装层表面的聚酰胺酸膜与PI封装层形成一体的PI材料作为保护层，压合前确保通过开孔暴露出局部铜电极端子，从而获得PI-铜电极-LIG层-PI组合体，即石墨烯高温电热膜。根据本专利技术的一个方面，上述所述S4的具体方法中，所述干燥的温度为120-200℃，干燥时间为1-20min；优选地，干燥的温度为150℃，干燥时间为10min。优选地，所述亚胺化处理的方法为在高温下施压：压合温度为250-350℃，压力为2-10MPa。本专利技术有益效果：基于高温使用领域，如取暖器、厨房电器等领域对石墨烯高温电热膜的市场需求，以及对现有中低温石墨烯电热膜的技术缺陷分析，为获得实用化的高温石墨烯电热膜，本专利技术采用了近年兴起的新型激光诱导石墨烯(LIG)制造方法来制造石墨烯电热膜，由于石墨烯发热层是由激光处理导致高温石墨化获得，因此耐温性极佳。本专利技术提出了基于激光诱导石墨烯的方法，在聚酰亚胺表面直接生成石墨烯发热电极图案，随后采用PI进行封装获得高温石墨烯电热膜的制造方法，能够满足低成本、大批量生产高温石墨烯电热膜的需求。采用了聚酰亚胺(PI)作为封装基材，封装过程未采用普通粘结剂，确保了高温使用的稳定性，同时具有较好的柔性。最终得到为无胶高温石墨烯加热膜产品。具有体现以下两点：1、工艺扩展性好：加热膜可以实现卷式自动化生产，降低生产成本，提高生产良率；2、性能更优：基于高电-热辐射转换效率的石墨烯发热体，且无封装胶粘剂，本专利技术的石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LIG法制备石墨烯高温电热膜的方法，其特征在于，包括：/nS1、形成PI-铜电极的复合体层，铜电极全部嵌合或局部嵌合到PI膜中；/nS2、再在PI膜-铜电极的复合体层表面形成PI材料层，构成PI-铜电极-PI材料层(待LIG层)的组合体；/nS3、对PI材料层进行LIG处理，激光透导使其形成石墨烯发热层图案，构成PI膜-铜电极复合体层-图案化石墨烯层(LIG层)的结构；和/nS4、在图案化石墨烯层表面封装保护膜层；/n所述S1的具体方法为：/n在铜电极表面，涂布热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，干燥半固化形成聚酰胺酸膜，再与PI膜进行高温压合并亚胺化，也可形成PI-铜电极复合体；/n所述S2的具体方法为：/nS2-1、取PI膜，在其表面涂热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，干燥形成半固化聚酰胺酸膜，形成PI-聚酰胺酸膜材料，并对PI-聚酰胺酸膜材料开孔；/nS2-2、将开孔的PI-聚酰胺酸膜材料覆盖到S1制得的PI膜-铜电极复合体层表面，开孔对准铜电极，使铜电极可以通这开孔裸露出来，形成PI-铜电极-聚酰胺酸膜材料-PI的结构件；/nS2-3、压合S2-2得到的结构件，并对完成聚酰胺酸膜材料的亚胺化处理，使PI-聚酰胺酸膜材料融合为一体形成完成的一层PI材料层，最终得到PI膜-铜电极-PI材料层(待LIG层)的组合体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于LIG法制备石墨烯高温电热膜的方法，其特征在于，包括：
S1、形成PI-铜电极的复合体层，铜电极全部嵌合或局部嵌合到PI膜中；
S2、再在PI膜-铜电极的复合体层表面形成PI材料层，构成PI-铜电极-PI材料层(待LIG层)的组合体；
S3、对PI材料层进行LIG处理，激光透导使其形成石墨烯发热层图案，构成PI膜-铜电极复合体层-图案化石墨烯层(LIG层)的结构；和
S4、在图案化石墨烯层表面封装保护膜层；
所述S1的具体方法为：
在铜电极表面，涂布热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，干燥半固化形成聚酰胺酸膜，再与PI膜进行高温压合并亚胺化，也可形成PI-铜电极复合体；
所述S2的具体方法为：
S2-1、取PI膜，在其表面涂热塑性PI预聚体(聚酰胺酸)，干燥形成半固化聚酰胺酸膜，形成PI-聚酰胺酸膜材料，并对PI-聚酰胺酸膜材料开孔；
S2-2、将开孔的PI-聚酰胺酸膜材料覆盖到S1制得的PI膜-铜电极复合体层表面，开孔对准铜电极，使铜电极可以通这开孔裸露出来，形成PI-铜电极-聚酰胺酸膜材料-PI的结构件；
S2-3、压合S2-2得到的结构件，并对完成聚酰胺酸膜材料的亚胺化处理，使PI-聚酰胺酸膜材料融合为一体形成完成的一层PI材料层，最终得到PI膜-铜电极-PI材料层(待LIG层)的组合体。


2.根据权利要求1所述的基于LIG法制备石墨烯高温电热膜的方法，其特征在于，所述S1中，所述干燥的温度为120-200℃，干燥时间为1-20min；
优选地，所述S1中，干燥的温度为150℃，干燥时间为10min；
优选地，所述S1中，所述亚胺化处理的方法为在高温下施压：压合温度为250-350℃，压力为2-10MPa。


3.根据权利要求1所述的基于LIG法制备石墨烯高温电热膜的方法，其特征在于，所述S2-1中，所述干燥的温度为120-200℃，干燥时间为1-20min；
优选地，所述S2-1中，干燥的温度为150℃，干燥时间为10min。
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【专利技术属性】
技术研发人员：谭化兵，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：安徽;34