石墨烯电热膜及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯电热膜：包括多孔承印基材，其上有发热线路，发热线路两端分别设置正负极耳并通过导电胶桥接，多孔承印基材表面

【技术实现步骤摘要】
石墨烯电热膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电热取暖
，具体涉及石墨烯电热膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]石墨烯
(Graphene)
是单原子厚度的二维碳原子晶体，它被认为是富勒烯
、
碳纳米管
(CNT)
和石墨的基本结构单元
。
近些年来，利用石墨烯具有超高导电性的特点，行业内不断研究开发出石墨烯电热膜
。
石墨烯电热膜具有电热转换效率高
、
发热温度均匀
、
节能环保
、
防水
、
防腐蚀
、
耐压耐候性好等优点，被市场上广泛应用，客户反馈效果好，逐步替代传统电加热器件
。
目前，石墨烯电热膜的生产方法普遍采用的是涂布法，事先将水性聚氨酯树脂
、
石墨烯水性浆料
、
水
、
助剂等原材料搅拌分散均匀制得石墨烯导电油墨，随后将石墨烯导电油墨涂布印刷在预制有导电线路的基材上形成导电涂层，最后将涂层完全烘干后表面进行封装，制备出石墨烯电热膜
。
[0003]中国专利技术专利
CN115190660
公开了一种石墨烯电热膜，其制备方法为在基材表面依次涂布离型油墨形成离型层，涂布石墨烯导电油墨形成石墨烯导电层，涂布胶粘剂形成第一胶粘层；将第一纤维面料与第一胶粘层粘接并通过热压操作剥离所述基材；在剥离基材后露出的远离石墨烯导电层的离型层表面涂布胶粘剂形成第二胶粘层；将第二纤维面料与第二胶粘层粘接并进行热压操作，制得所述石墨烯电热膜，其中石墨烯油墨包含聚氨酯
。
[0004]由于石墨烯导电油墨的主体骨架树脂是水性聚氨酯树脂，聚氨酯和石墨烯一起构建出导电涂层内部的导电网络，而聚氨酯耐高温性能普遍不足，所以，当石墨烯电热膜的发热温度达到
75℃
及以上时，聚氨酯的微观结构开始发生变化从而导致导电涂层内部的导电网络也发生变化，电热膜的电阻也随之变化，因此，出现电热膜高温发热时电流不稳定的情况，这也是现有石墨烯电热膜技术普遍存在的重大缺陷
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种石墨烯电热膜及其制备方法，其导电网络中只含有纯碳材料不含有任何树脂，而高温情况下纯碳材料的微观结构不会发生改变，因此，电热膜在发热温度达到
75℃
及以上时，导电网络不会发生变化，电热膜电阻恒定，电流也保持不变
。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供了一种石墨烯电热膜：包括多孔承印基材，其上设有发热线路和填料，发热线路部分或全部渗入多孔承印基材中，除发热线路覆盖部分以外的多孔承印基材的孔隙被填料填充，所述发热线路由石墨烯导电材料组成
。
[0007]进一步，所述石墨烯导电材料包括石墨烯粉体和
/
或碳纳米管粉体和
/
或导电炭黑粉末
。
[0008]进一步，所述石墨烯导电材料包括所述石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体和导电炭黑粉末的按质量比为1：
(2
～
10)
：
(1
～
5)
的混合物
。
[0009]进一步，所述石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体和导电炭黑粉末的质量比优选为1：
2.5
：
1。
[0010]进一步，所述石墨烯的层数在
10
层以下，片层直径为2～
15
μ
m
；
[0011]和
/
或所述碳纳米管的长度为
20
～
80
μ
m
，直径为6～
20nm
；
[0012]和
/
或所述导电炭黑的粒径为5～
100nm。
[0013]进一步，所述多孔承印基材其上的孔径为
1nm
～
100
μ
m
；
[0014]优选地，所述多孔承印基材为多孔高分子薄膜，可以是
PI
薄膜
、PET
薄膜
、PVC
薄膜
、PP
薄膜
、PE
薄膜中的一种
。
[0015]进一步，所述填料可以是
UV
固化型油墨或溶剂型油墨中的一种
。
[0016]进一步，所述发热线路两端分别设置正负极耳并通过导电胶桥接
。
[0017]进一步，所述多孔承印基材
、
发热线路和填料构成的整体结构的表面被绝缘层包覆
。
[0018]进一步，所述绝缘层材料可以是光油
、
聚二甲基硅氧烷
、
硅胶中的一种或多种组合
。
[0019]本专利技术还提供了一种所述的石墨烯电热膜的制备方法，该方法包括如下步骤：
[0020]S1、
将石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体
、
导电炭黑粉末
、
水和分散剂加入到搅拌釜中分散搅拌，制得导电功能材料预分散液；
[0021]S2、
将步骤
S1
制备的导电功能材料预分散液先高速剪切乳化，再进行高压均质；随后研磨，制得导电功能材料分散液；
[0022]S3、
在多孔承印基材上按照预先设计好的图形留白发热线路部分，其余部分印刷填料；
[0023]S4、
导电功能材料分散液从目标线路部分被抽滤通过多孔承印基材，导电功能材料分散液中的石墨烯
、
碳纳米管
、
导电炭黑沉积形成发热线路；
[0024]S5、
烘干多孔承印基材使发热线路干燥，随后压实发热线路中的石墨烯
、
碳纳米管
、
导电炭黑；
[0025]S6、
向多孔承印基材表面均匀喷涂一层绝缘层材料，放入干燥箱中烘干至完全干燥
。
[0026]进一步，
S1
中搅拌釜中分散时间为
10
～
30min
，搅拌速率为
1000
～
1500r/min。
[0027]进一步，所述石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体
、
导电炭黑粉末
、
水
、
分散剂的质量比为1：
(2
～
10)
：
(1
～
5)
：
(50
～
100)
：
(0.1
～
2)。
[0028]进一步，所述石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种石墨烯电热膜，其特征在于，包括多孔承印基材
(1)
，发热线路
(2)
设置在多孔承印基材上，除发热线路覆盖部分以外的多孔承印基材的孔隙被填料填充，填料全部或部分的渗入多孔承印基材的孔隙中堵塞孔隙，所述发热线路
(2)
由石墨烯导电材料组成
。2.
根据权利要求1所述的石墨烯电热膜，其特征在于，所述石墨烯导电材料包括石墨烯粉体和
/
或碳纳米管粉体和
/
或导电炭黑粉末
。3.
根据权利要求2所述的石墨烯电热膜，其特征在于，所述石墨烯导电材料包括所述石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体和导电炭黑粉末的按质量比为1：
(2
～
10)
：
(1
～
5)
的混合物；所述石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体和导电炭黑粉末的质量比优选为1：
2.5
：
1。4.
根据权利要求2所述的石墨烯电热膜，其特征在于，所述石墨烯的层数在
10
层以下，片层直径为2～
15
μ
m
；和
/
或所述碳纳米管的长度为
20
～
80
μ
m
，直径为6～
20nm
；和
/
或所述导电炭黑的粒径为5～
100nm
；和
/
或所述多孔承印基材
(1)
其上的孔径为
1nm
～
100
μ
m
；优选地，所述多孔承印基材
(1)
为多孔高分子薄膜，可以是
PI
薄膜
、PET
薄膜
、PVC
薄膜
、PP
薄膜
、PE
薄膜中的一种；和
/
或所述填料可以是
UV
固化型油墨或溶剂型油墨中的一种
。5.
根据权利要求1‑4中任一权利要求所述的石墨烯电热膜，其特征在于，所述发热线路
(2)
两端分别设置正负极耳
(3)
并通过导电胶
(4)
桥接
。6.
根据以上任一权利要求所述的石墨烯电热膜，其特征在于，所述多孔承印基材
(1)、
发热线路
(2)
和填料构成的整体结构的表面被绝缘层包覆；所述绝缘层
(5)
材料优选光油
、
聚二甲基硅氧烷
、
硅胶中的一种或多种组合
。7.
一种如权利要求1所述的石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、
将石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体
、
导电炭黑粉末
、
水和分散剂加入到搅拌釜中分散搅拌，制得导电功能材料预分散液；
S2、
将步骤
S1
制备的导电功能材料预分散液先高速剪切乳化，再进行高压均质；随后研磨，制得导电功能材料分散液；
S3、
在多孔承印基材
(1)
上按照预先设计好的图形留白发热线路
(2)
部分，其余部分印刷填料；
S4、
导电功能材料分散液从目标线路部分被抽滤通过多孔承印基材
(1)
，导电功能材料分散液中的石墨烯
、
碳纳米管
、
导电炭黑沉积形成发热线路
(2)
；
S5、
烘干多孔承印基材
(1)
使发热线路
(2)
干燥，随后压实发热线路
(2)
中的石墨烯
、
碳纳米管
、
导电炭黑；
S6、
向多孔承印基材
(1)
表面均匀喷涂一层绝缘层材料，放入干燥箱中烘干至完全干燥
。8.
根据权利要求7所述的石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于，
S1
中搅拌釜中分散时间为
10
～

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，潘卓成，潘智军，周明，储招李，
申请(专利权)人：德州宇航派蒙石墨烯科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：