双面发热的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双面发热的石墨烯电热膜及其制备方法，本发明专利技术事先将热塑性树脂乳液印刷在柔性承印基材两面形成目标图案，随后将转印基材上的导电粉体进行热压转移，柔性承印基材两面的热塑性树脂会熔化并粘附导电粉体，导电粉体被完全压实后制得紧密的发热线路，再在发热线路两端需要电连接的位置针刺形成贯穿的阵列型微型通道，印刷银浆电极，银浆完全覆盖阵列型微型通道且填充在通道内形成电连接，两面对应的正负电极即可连通，封装后制备出一种双面发热的石墨烯电热膜；由于现有技术的石墨烯电热膜都是单面发热，而本发明专利技术的技术方案制备的石墨烯电热膜是双面发热，可提高现有石墨烯电热膜的发热温度和红外辐射量

【技术实现步骤摘要】
双面发热的石墨烯电热膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于电热膜
，具体涉及一种双面发热的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
。2004
年，
Ceim
等用胶带粘贴法从高结晶石墨块上剥下少量单层石墨烯，并对其电学性质进行研究，发现其导电性是银的
1.6
倍，是世界上已知材料中导电性能最好的材料
。
[0003]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是将
PI
覆铜箔电极
、
石墨烯高分子导电薄膜即发热线路
、PI
覆盖膜或者
TPU
热熔胶膜以“三明治”的形式进行高温热压复合成型
。
由于
PI
覆铜箔电极制备的原材料是
PI
薄膜单面覆铜，市面上没有
PI
薄膜双面覆铜，所以，现今还没有出现双面发热的石墨烯电热膜
。
在线路设计
(
发热线路和电极线路
)、
供电电压及发热线路阻值均相同的情况下，双面发热的石墨烯电热膜比单面发热的温度要高出
30
～
35
％；并且，因为双面发热的石墨烯电热膜实际有效发热面积是单面发热的2倍，所以，红外辐射量也近乎是单面发热的2倍
。
另外，现在市场上使用的石墨烯高分子导电薄膜普遍耐高温性能较差，这是因为高分子导电薄膜中所使用到的核心组分树脂的
Tg
点都比较低，因此，当石墨烯电热膜的发热温度超过
80℃
时，电阻衰减明显，电流会出现上升，会有较大的安全风险
。
[0004]综上所述，本专利技术的技术方案旨在提高现有石墨烯电热膜的发热温度和红外辐射量，并解决高温发热时电阻衰减
、
电流上升的问题
。
[0005]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
。
[0006]由于此电热膜是单面发热，在线路设计
(
发热线路和电极线路
)、
供电电压及发热线路阻值均相同的情况下，发热温度较低；并且红外辐射量也较低
。
[0007]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

[0008]为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种双面发热的石墨烯电热膜及其制备方法，本专利技术事先将热塑性树脂乳液印刷在柔性承印基材两面形成目标图案，随后将转印基材上的导电粉体进行热压转移，柔性承印基材两面的热塑性树脂会熔化并粘附导电粉体，导电粉体被完全压实后制得紧密的发热线路，再在发热线路两端需要电连接的位置针刺形成贯穿的阵列型微型通道，印刷银浆电极，银浆完全覆盖阵列型微型通道且填充在通道内形成电连接，两面对应的正负电极即可连通，封装后制备出一种双面发热的石墨烯电热膜
。
[0009]为达到上述目的本专利技术提供了一种双面发热石墨烯电热膜，包括柔性承印基材，柔性承印基材两面设有热塑性树脂，热塑性树脂其上有由石墨烯导电材料组成的发热线路，发热线路两端设有电极
。
[0010]进一步的，石墨烯导电材料仅是石墨烯粉末，片径为
0.5
～6μ
m
，厚度为1～
10nm
，比表面积为
20
～
200m2/g
，电导率为8×
104～2×
105S/m
，
[0011]和
/
或，
[0012]石墨烯导电材料是石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体
、
导电炭黑粉末的混合粉末，其质量比为1：
(0.1
～
1)
：
(0.1
～
1)
，其中优选为1：
0.5
：
0.5
；1：1：
1。
[0013]进一步的，所述柔性承印基材可以是聚酰亚胺薄膜
、
聚酯薄膜
、
聚四氟乙烯薄膜
、
尼龙薄膜或聚苯乙烯薄膜，
[0014]和
/
或，
[0015]所述热塑性树脂乳液可以是聚氨酯
、
丙烯酸树脂
、
丙烯酸改性聚氨酯树脂中的一种或两种以上的组合
。
[0016]进一步的，热塑性树脂乳液中添加附着力促进剂，提高树脂在基材表面的附着力，热塑性树脂乳液与附着力促进剂的质量比为1：
(0.01
～
0.05)
，所述附着力促进剂优选氯醋树脂
。
[0017]进一步的，发热线路在柔性承印基材的两面相同且对称
。
[0018]进一步的，所述电极为在双面发热线路的两端分别设有贯穿的阵列型微型通道，银浆填充在通道内形成电连接形成，两面的电极相同且对称
。
[0019]进一步的，柔性承印基材的两面设有封装层，所述封装材料可以是
PI
覆盖膜
、PET
覆盖膜
、TPU
热熔胶膜或各类的纤维面料
。
[0020]进一步的，该方法包括如下步骤：
[0021]S1、
按照预先设计好的线路图案，将热塑性树脂乳液分别印刷在柔性承印基材的两面，每一面印刷完后放入干燥箱中完全烘干；
[0022]S2、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双面发热石墨烯电热膜，其特征在于，包括柔性承印基材
(1,2)
，柔性承印基材两面设有热塑性树脂，热塑性树脂其上有由石墨烯导电材料组成的发热线路
(3)
，发热线路在柔性承印基材两端设有电极
(5)。2.
根据权利要求1所述的双面发热石墨烯电热膜，其特征在于，石墨烯导电材料仅是石墨烯粉末，片径为
0.5
～6μ
m
，厚度为1～
10nm
，比表面积为
20
～
200m2/g
，电导率为8×
104～2×
105S/m
，和
/
或，石墨烯导电材料是石墨烯粉体
、
碳纳米管粉体和导电炭黑粉末的混合粉末，其质量比为1：
(0.1
～
1)
：
(0.1
～
1)
，其中优选为1：
0.5
：
0.5
和1：1：
1。3.
根据权利要求1所述的双面发热石墨烯电热膜，其特征在于，所述柔性承印基材可以是聚酰亚胺薄膜
、
聚酯薄膜
、
聚四氟乙烯薄膜
、
尼龙薄膜或聚苯乙烯薄膜，和
/
或，所述热塑性树脂乳液可以是聚氨酯
、
丙烯酸树脂
、
丙烯酸改性聚氨酯树脂中的一种或两种以上的组合；和
/
或，热塑性树脂乳液中添加附着力促进剂，提高树脂在基材表面的附着力，热塑性树脂乳液与附着力促进剂的质量比为1：
(0.01
～
0.05)
，所述附着力促进剂优选氯醋树脂；和
/
或，柔性承印基材的两面设有封装层
(6)
，所述封装材料可以是
PI
覆盖膜
、PET
覆盖膜
、TPU
热熔胶膜或各类的纤维面料
。4.
根据权利要求1所述的双面发热石墨烯电热膜，其特征在于，发热线路
(3)
在柔性承印基材的两面相同且对称
。5.
根据权利要求1所述的双面发热石墨烯电热膜，其特征在于，所述电极为在双面发热线路
(3)
的两端分别设有贯穿的阵列型微型通道
(4)
，银浆填充在通道内形成电连接作为电极
(5)
，两面的电极相同且对称
。6.
一种如权利要求1所述的双面发热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、
按照预先设计好的线路图案，将热塑性树脂乳液分别印刷在柔性承印基材的两面，每一面印刷完后放入干燥箱中完全烘干；
S2、
将两面印刷有目标图案的柔性承印基材与两张分别涂覆有导电粉体的转印基材贴合在一起，经过热压机进行热压使得热塑性树脂熔化并粘附导电粉体，并且使得导电粉体被完全压实形成紧密的发热线路
(3)
；
S3、
将柔性承印基材和转印基材分离，得到附着在柔性承印基材上的双面发热线路
(3)。7.
根据权利要求6所述的双面发热石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述印刷方式可以是丝网印刷
、

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，潘卓成，潘智军，栾晓波，
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：