CN107889291A - 一种用于保暖的石墨烯电热膜及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于保暖的石墨烯电热膜机器及制备方法。一种用于保暖的石墨烯电热膜的制备方法，其包括以下步骤：S4、通过搅拌或者球磨方式将石墨烯和若干种活性物质均匀分散形成稳定分散的石墨烯电热浆料；S5、使用丝网印刷、滚涂、刮涂、喷涂任意一种方式将石墨烯电热浆料涂覆于基材之上；S6、通过滚压形成致密的膜层，最后形成电热膜。一种用于保暖的石墨烯电热膜，其按重量份比包括：石墨烯浆料60‑87份；分散剂1‑2份；导电填料1‑3份；防沉剂0.5份；水性树脂5‑25份；固化剂2‑10份；流平剂1份；增稠剂0.5份。本发明具有适用性强，耐高温，耐腐蚀，高温稳定性，导电性能稳定，所需用量少和涂层薄及电热转化效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于保暖的石墨烯电热膜机器及制备方法。
背景技术
石墨烯是一种二维片层材料，自2004年发现以来其运用范围一直在拓展。石墨烯的优异电学性能，突出的电热能力，巨大的比表面积和高杨氏模量都为其运用提供基础。
采用的电热系统中加热单元多使用金属箔片、电阻丝、导电涂层等材料。石墨烯的优越性能在许多方面超越金属材料，它具有其他金属发热体所不具备的性能，耐高温、耐腐蚀、高温稳定性、导电性能稳定、所需用量少和涂层薄、电热转化效率高等。运用于电热系统优势突出。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于保暖的石墨烯电热膜机器及制备方法，其具有适用性强，耐高温，耐腐蚀，高温稳定性，导电性能稳定，所需用量少和涂层薄及电热转化效率高的优点。
本发明所采用的技术方案是：
一种用于保暖的石墨烯电热膜的制备方法，其包括以下步骤：
S4、通过搅拌或者球磨方式将石墨烯和若干种活性物质均匀分散形成稳定分散的石墨烯电热浆料；
S5、使用丝网印刷、滚涂、刮涂、喷涂任意一种方式将石墨烯电热浆料涂覆于基材之上；
S6、通过滚压形成致密的膜层，最后形成电热膜。
所述步骤S3之前依顺序包括有步骤S1、步骤S2及步骤S3，其中步骤S1，将分散剂添加到石墨烯浆料中，然后使用2000r/min的机械搅拌机对样品进行搅拌30min；步骤S2，加入导电填料和防沉剂，再使用2000r/min的机械搅拌机对样品进行搅拌30min；步骤S3，使用2000r/min的搅拌速度下加入适量的水性树脂、固化剂、流平剂和增稠剂，调节到合适的粘度后停止搅拌，即制得石墨烯电热浆料；步骤S4中的活性物质为分散剂、导电填料、防沉剂、水性树脂、固化剂、流平剂和增稠剂。
所述步骤S5中即为涂布工作，其中涂布的制得膜层在150-190℃下进行固化干燥，膜层干燥后厚度大于100μm。
一种用于保暖的石墨烯电热膜，其按重量份比包括：石墨烯浆料60-87份；分散剂1-2份；导电填料1-3份；防沉剂0.5份；水性树脂5-25份；固化剂2-10份；流平剂1份；增稠剂0.5份。
所述石墨烯浆料为60份，或75份，或80份，或82份，或85份，或87份；所述分散剂为1份或2份；所述导电填料为1份，或2份或3份；所述水性树脂为5份，或7份，或8份，或10份，或14份，或25份；所述固化剂为2份，或为3份，或为2，或为4份，或为5份，或为6份，或为10份。
石墨烯浆料60-87克；分散剂1-2克；导电填料1-3克；防沉剂0.5克；水性树脂5-25克；固化剂2-10克；流平剂1克；增稠剂0.5克。
一种用于保暖的石墨烯电热膜中的组分的单位可以为克、千克、吨等任何计量单位。
石墨烯电热膜的膜体电阻率可达2.5mΩ•cm，方阻为200mΩ/□。适用于各种加工工艺，方阻可调。
所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种；所述导电填料为导电碳黑、纳米银粉及碳纳米管中任意一种；所述防沉剂为水性聚酰胺或水性环氧树脂；所述水性树脂为水性聚酰胺或水性环氧树脂；所述固化剂为双酚A、聚醚改性双酚A及丁腈橡胶中的任意一种；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体、聚醚改性聚二甲基硅氧烷及聚醚硅氧烷共聚物中的任意一种；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠及海藻酸钠中的任意一种。
本发明特点：
1、提供一种由石墨烯和不同活性物质组成的可均匀分散到水中形成石墨烯电热浆料，并由此制备石墨烯电热膜的方法。
2、所制备的电热浆料直接与活性物质混合，在所制得的电热膜中形成稳定均匀的导电网络。
3、电热浆料中的活性物质为水性树脂、分散剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、固化剂、导电填料等物质组成。
本发明具有适用性强，耐高温，耐腐蚀，高温稳定性，导电性能稳定，所需用量少和涂层薄及电热转化效率高的优点。
具体实施方式
本发明一种用于保暖的石墨烯电热膜的制备方法，其包括以下步骤：
S4、通过搅拌或者球磨方式将石墨烯和若干种活性物质均匀分散形成稳定分散的石墨烯电热浆料；
S5、使用丝网印刷、滚涂、刮涂、喷涂任意一种方式将石墨烯电热浆料涂覆于基材之上；
S6、通过滚压形成致密的膜层，最后形成电热膜。
所述步骤S3之前依顺序包括有步骤S1、步骤S2及步骤S3，其中步骤S1，将分散剂添加到石墨烯浆料中，然后使用2000r/min的机械搅拌机对样品进行搅拌30min；步骤S2，加入导电填料和防沉剂，再使用2000r/min的机械搅拌机对样品进行搅拌30min；步骤S3，使用2000r/min的搅拌速度下加入适量的水性树脂、固化剂、流平剂和增稠剂，调节到合适的粘度后停止搅拌，即制得石墨烯电热浆料；步骤S4中的活性物质为分散剂、导电填料、防沉剂、水性树脂、固化剂、流平剂和增稠剂。
所述步骤S5中即为涂布工作，其中涂布的制得膜层在150-190℃下进行固化干燥，膜层干燥后厚度大于100μm。
一种用于保暖的石墨烯电热膜，其按重量份比包括：石墨烯浆料60-87份；分散剂1-2份；导电填料1-3份；防沉剂0.5份；水性树脂5-25份；固化剂2-10份；流平剂1份；增稠剂0.5份。
所述石墨烯浆料为60份，或75份，或80份，或82份，或85份，或87份；所述分散剂为1份或2份；所述导电填料为1份，或2份或3份；所述水性树脂为5份，或7份，或8份，或10份，或14份，或25份；所述固化剂为2份，或为3份，或为2，或为4份，或为5份，或为6份，或为10份。
石墨烯浆料60-87克；分散剂1-2克；导电填料1-3克；防沉剂0.5克；水性树脂5-25克；固化剂2-10克；流平剂1克；增稠剂0.5克。
一种用于保暖的石墨烯电热膜中的组分的单位可以为克、千克、吨等任何计量单位。
石墨烯电热膜的膜体电阻率可达2.5mΩ•cm，方阻为200mΩ/□。适用于各种加工工艺，方阻可调。
本发明特点：
4、提供一种由石墨烯和不同活性物质组成的可均匀分散到水中形成石墨烯电热浆料，并由此制备石墨烯电热膜的方法。
5、所制备的电热浆料直接与活性物质混合，在所制得的电热膜中形成稳定均匀的导电网络。
6、电热浆料中的活性物质为水性树脂、分散剂、增稠剂、流平剂、防沉剂、固化剂、导电填料等物质组成。
实施例一：
将分散剂添加到石墨烯浆料中，然后使用2000r/min的机械搅拌机对样品进行搅拌30min；加入导电填料和防沉剂，再使用2000r/min的机械搅拌机对样品进行搅拌30min；使用2000r/min的搅拌速度下加入适量的水性树脂、固化剂、流平剂和增稠剂，调节到合适的粘度后停止搅拌，即制得石墨烯电热浆料；将石墨烯电热浆料进行涂布，膜层在150~190℃下进行固化干燥，温度越高所需时间越短，涂层干燥后厚度大于100μm效果较好。
对干燥的膜层进行滚压后制得测试样品。
性能测试：
将实施例1至6以及对比例所制备的石墨烯电热膜进行性能测试。
测试项目及方法：
电阻率：参照GB/T 1551-2009《硅单晶电阻率测定方法》；
方阻：参照GB/T 1552-1995《硅、锗单晶电阻率测定直流四探针法》；
测试结果：如表2所示。
由表2中数据可以看出，根据本发明实施例1至6所制备的石墨烯电热膜相比，在石墨烯浆料添加量减少的情况下增加添加剂的用量会极大的影响其性能。该配方制得的石墨烯电热膜有很好的发热效率和附着力，能够适应各种基材.
当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明具有适用性强，耐高温，耐腐蚀，高温稳定性，导电性能稳定，所需用量少和涂层薄及电热转化效率高的优点。
Claims (6)
1.一种用于保暖的石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S4、通过搅拌或者球磨方式将石墨烯和若干种活性物质均匀分散形成稳定分散的石墨烯电热浆料；
S5、使用丝网印刷、滚涂、刮涂、喷涂任意一种方式将石墨烯电热浆料涂覆于基材之上；
S6、通过滚压形成致密的膜层，最后形成电热膜。
2.根据权利要求1所述的一种用于保暖的石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S3之前依顺序包括有步骤S1、步骤S2及步骤S3，其中步骤S1，将分散剂添加到石墨烯浆料中，然后使用2000r/min的机械搅拌机对样品进行搅拌30min；步骤S2，加入导电填料和防沉剂，再使用2000r/min的机械搅拌机对样品进行搅拌30min；步骤S3，使用2000r/min的搅拌速度下加入适量的水性树脂、固化剂、流平剂和增稠剂，调节到合适的粘度后停止搅拌，即制得石墨烯电热浆料；步骤S4中的活性物质为分散剂、导电填料、防沉剂、水性树脂、固化剂、流平剂和增稠剂。
3.根据权利要求2所述的一种用于保暖的石墨烯电热膜的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中即为涂布工作，其中涂布的制得膜层在150-190℃下进行固化干燥，膜层干燥后厚度大于100μm。
4.一种用于保暖的石墨烯电热膜，其特征在于按重量份比包括：石墨烯浆料60-87份；分散剂1-2份；导电填料1-3份；防沉剂0.5份；水性树脂5-25份；固化剂2-10份；流平剂1份；增稠剂0.5份。
5.根据权利要求4所述的一种用于保暖的石墨烯电热膜，其特征在于：所述石墨烯浆料为60份，或75份，或80份，或82份，或85份，或87份；所述分散剂为1份或2份；所述导电填料为1份，或2份或3份；所述水性树脂为5份，或7份，或8份，或10份，或14份，或25份；所述固化剂为2份，或为3份，或为2，或为4份，或为5份，或为6份，或为10份。
6.根据权利要求4所述的一种用于保暖的石墨烯电热膜，其特征在于：石墨烯浆料60-87克；分散剂1-2克；导电填料1-3克；防沉剂0.5克；水性树脂5-25克；固化剂2-10克；流平剂1克；增稠剂0.5克；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及十六烷基三甲基溴化铵中的任意一种；所述导电填料为导电碳黑、纳米银粉及碳纳米管中任意一种；所述防沉剂为水性聚酰胺或水性环氧树脂；所述水性树脂为水性聚酰胺或水性环氧树脂；所述固化剂为双酚A、聚醚改性双酚A及丁腈橡胶中的任意一种；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体、聚醚改性聚二甲基硅氧烷及聚醚硅氧烷共聚物中的任意一种；所述增稠剂为羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠及海藻酸钠中的任意一种。
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