一种石墨烯加热模块及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯加热模块及其制备方法和应用；其中，石墨烯加热模块由上而下包括保护层、中间石墨烯加热层和基底，所述基底为聚硅氧烷基底，所述中间石墨烯加热层包括石墨烯涂层和铜条，所述铜条固定于石墨烯涂层的两端，所述铜条和石墨烯涂层通过焊接接形成的导电组件。本发明专利技术基底为聚硅氧烷基底尤其是聚二甲基硅氧烷基底，所得石墨烯加热模块具有优异的耐腐蚀性、抗弯折性能和抗拉强度，可以频繁折叠使用，在柔性电子器件和酸碱环境中可以使用，采用一体化封装方式制备石墨烯加热模块，机械强度高，得到的石墨烯加热模块具有很好的密封性、防水性能和防腐蚀能力。防水性能和防腐蚀能力。防水性能和防腐蚀能力。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯加热模块及其制备方法和应用


[0001]本专利技术是属于石墨烯加热膜领域，特别是关于一种石墨烯加热模块及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前市场上石墨烯加热模块以PET或者PI膜为基底，其机械强度差和弯曲能力差，在后续的使用过程中容易出现损坏。特别的，随着装置的老化，连接处会出现脱胶，防水性能下降，甚至出现漏电、断路等安全问题。
[0003]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种石墨烯加热模块，其能够解决现有石墨烯加热模块械强度差和弯曲能力差的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯加热模块，所述石墨烯加热模块由上而下包括保护层、中间石墨烯加热层和基底，所述基底为聚硅氧烷基底，所述中间石墨烯加热层包括石墨烯涂层和铜条，所述铜条固定于石墨烯涂层的两端，所述铜条和石墨烯涂层通过焊接接形成的导电组件。
[0006]在本专利技术的一实施方式中，上述聚硅氧烷基底选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底、环甲基硅氧烷基底、氨基聚硅氧烷基底、聚甲基苯基硅氧烷基底、聚醚聚硅氧烷共聚物基底中的任意一种。
[0007]在本专利技术的一实施方式中，上述石墨烯涂层的浆料包括：石墨烯、碳纳米管和粘结剂。
[0008]在本专利技术的一实施方式中，上述石墨烯、碳纳米管和粘结剂的质量分数配比为：石墨烯的质量分数80％～98％，碳纳米管的质量分数1％～20％，粘结剂的质量分数0.1％～10％。
[0009]不同原材料的石墨烯粉体还原程度和片层大小和厚度不同，因此导电性存在差异，而碳管具有很好的导电性，少量的碳管可以填充石墨烯片层的间隙。但是，当碳管的含量过高会出现团聚，也会影响影响整体的导电性，因此，本专利技术中仅在石墨烯中添加少量的碳纳米管即可。
[0010]在本专利技术的一实施方式中，上述石墨烯是低氧化度石墨烯。
[0011]在本专利技术的一实施方式中，上述有机溶剂选自二甲基甲酰胺(DMF)、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)、酮类溶剂、醇类溶剂的任意一种或多种。
[0012]在本专利技术的一实施方式中，上述粘结剂选自聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或海藻酸钠中的任意一种或多种。
[0013]在本专利技术的一实施方式中，上述保护层由聚硅氧烷和固化剂在光滑的初始基底经
固化制成。
[0014]在本专利技术的一实施方式中，上述固化剂和聚硅氧烷的质量比为1:5～16。
[0015]在本专利技术的一实施方式中，上述固化剂和聚硅氧烷的质量比为1:8～15。
[0016]在本专利技术的一实施方式中，上述光滑的初始基底选自PET基底、聚酰亚胺基底、亚巧克力板、石英薄片中的任意一种。
[0017]在本专利技术的一实施方式中，上述固化剂选自过乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。
[0018]本专利技术的另一目的在于提供一种石墨烯加热模块的制备方法，步骤包括：
[0019]步骤一，制备聚硅氧烷基底：将聚硅氧烷与固化剂混合形成胶液，然后在光滑的初始基底成膜，真空固化，制得聚硅氧烷基底；
[0020]步骤二，制备石墨烯涂层的浆料：将石墨烯和碳纳米管分散于有机溶剂，然后添加粘结剂，获得石墨烯涂层的浆料；
[0021]步骤三，制备导电组件：在上述步骤一制得的聚硅氧烷基底上涂覆步骤二获得的石墨烯涂层的浆料；然后，将铜条放置在浆料的两侧，焊接铜条和浆料的连接处，真空干燥，得到石墨烯涂层的导电组件；
[0022]步骤四，制备石墨烯加热模块：将步骤一获得的胶液滴加到石墨烯涂层，直至胶液覆盖整个聚硅氧烷基底表面，固化，形成保护层，最后干燥，获得石墨烯加热模块。
[0023]在本专利技术的一实施方式中，进一步将步骤一获得的聚硅氧烷基底进行等离子体处理。
[0024]在本专利技术的一实施方式中，上述聚硅氧烷基底在等离子体中氩气气氛下处理。
[0025]在本专利技术的一实施方式中，上述步骤三中采用银浆焊接铜条。
[0026]在本专利技术的一实施方式中，进一步将步骤四所得的石墨烯加热模块进行辊压，得到超韧石墨烯加热模块。
[0027]本专利技术的另一目的在于提供一种上述石墨烯加热模块或上述制备方法制得的石墨烯加热模块在柔性可穿戴领域的应用。
[0028]与现有技术相比，根据本专利技术具有如下有益效果：
[0029](1)本专利技术基底为聚硅氧烷基底尤其是聚二甲基硅氧烷基底，所得石墨烯加热模块具有优异的耐腐蚀性、抗弯折性能和抗拉强度，可以频繁折叠使用，在柔性电子器件和酸碱环境中可以使用，解决了目前市场上石墨烯加热膜的机械强度和弯曲能力差以及在使用过程中容易出现损坏的问题。
[0030](2)本专利技术石墨烯加热模块的制备方法中，将基底、加热层和封装一体化设计，即一体化封装方式制备石墨烯加热模块，实现了石墨烯加热芯，基底和包覆层的一体化设计，机械强度高，可以反复弯折和扭曲后正常工作，耐弯曲能力强，使得得到的石墨烯加热模块具有很好的密封性，避免了因环境问题和老化等问题带来的安全隐患，本石墨烯加热模块链接处通过银浆焊接进行处理，密封处理效果好，增加了模块的防水性能和防腐蚀能力，避免了石墨烯加热模块的漏电风险以及老化和脱胶等问题；所得石墨烯加热模块漏电风险小，稳定性高，更有利于在智能穿戴设备和酸碱环境中使用，解决了现有石墨烯加热膜由于封装问题带来的防水问题和漏电风险和耐腐蚀性，以及装置老化带来的脱胶等问题。
附图说明
[0031]图1是根据本专利技术一实施方式的石墨烯加热模块的正视剖面结构示意图；
[0032]图2是根据本专利技术一实施方式的石墨烯加热层的结构示意图；
[0033]图3是根据本专利技术一实施方式的石墨烯加热模块的制备方法的工艺流程图。
[0034]主要附图标记说明：
[0035]1‑
保护层；
[0036]2‑
中间石墨烯加热层，21
‑
石墨烯涂层，22
‑
铜条；
[0037]3‑
基底；
[0038]4‑
导电组件。
具体实施方式
[0039]下面结合附图1
‑
3对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0040]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0041]实施例1
[0042]一种石墨烯加热模块的制备方法，步骤包括：
[0043](1)将聚硅氧烷与固化剂乙烯基三乙氧基硅烷按照质量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯加热模块，所述石墨烯加热模块由上而下包括保护层(1)、中间石墨烯加热层(2)和基底(3)，其特征在于：所述基底为聚硅氧烷基底，所述中间石墨烯加热层包括石墨烯涂层(21)和铜条(22)，所述铜条(22)固定于石墨烯涂层(21)的两端，所述铜条(22)和石墨烯涂层(21)通过焊接接形成的导电组件(4)。2.根据权利要求1所述的石墨烯加热模块，其特征在于，所述聚硅氧烷基底选自聚二甲基硅氧烷基底、环甲基硅氧烷基底、氨基聚硅氧烷基底、聚甲基苯基硅氧烷基底、聚醚聚硅氧烷共聚物基底中的任意一种。3.根据权利要求1所述的石墨烯加热模块，其特征在于，制备所述石墨烯涂层(21)的浆料包括：石墨烯、碳纳米管和粘结剂；优选的，石墨烯、碳纳米管和粘结剂的质量分数配比为：石墨烯的质量分数80％～98％，碳纳米管的质量分数1％～20％，粘结剂的质量分数0.1％～10％；进一步优选的，所述石墨烯是低氧化度石墨烯。4.根据权利要求3所述的石墨烯加热模块，其特征在于，所述有机溶剂选自二甲基甲酰胺(DMF)、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基乙酰胺(DMAC)、酮类溶剂、醇类溶剂的任意一种或多种；和/或，所述粘结剂选自聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶或海藻酸钠中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的石墨烯加热模块，其特征在于，所述保护层(1)由聚硅氧烷和固化剂在光滑的初始基底经固化制成；优选的，所述固化剂和聚硅氧烷的质量比为1:5～16；进一步优选的，所述固化剂和聚硅氧烷的质量比为1:8～15。6.根据权利要求5所述的石墨烯加热模块，其特征在于，所述光滑的初始基...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文苗，陈杰，裴晓东，骆艳华，
申请(专利权)人：中钢集团南京新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：