CN108684091A - 石墨烯发热膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石墨烯发热膜及其制备方法，石墨烯发热膜本体是石墨烯水性导电浆料涂覆在无纺布基材上经烘干制成的裸膜，裸膜长边方向的两侧分别设置导电条；发热膜本体的上、下面为绝缘层，绝缘层是硅胶乳液与固化剂混合物的固化层，发热膜本体通过上、下绝缘层之间的固化结构与上、下绝缘层结合为一体。所述的石墨烯发热膜采用凹槽模具浇注、固化成型。该发热膜通电后无有机溶剂挥发，零VOC排放，柔韧度高，升温快，温度可控，散热均匀，安全、节能环保，其制备方法具有操作流程简便、适用于大规模生产的特点。

Description

石墨烯发热膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种石墨烯发热膜及其制备方法，属于发热材料及发热膜技术领域。

背景技术

石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数，远高于金属中导热系数最高的金、银、铜、铝等，而且具有良好的柔韧性。石墨烯发热膜工作过程中产生的8-14μm远红外线，是最适合人体健康的波段，能促进血液循环，提高机体的免疫能力。因此石墨烯发热膜作为新兴的发热材料具有巨大的发展前景。

CN 105898907 A公布了一种石墨烯发热膜及其制备方法，其采用硬性材质PV膜、PE膜、PET膜作为第一第二绝缘防水层，绝缘层与石墨烯膜采用粘合用胶合为一体；其石墨烯发热膜制备方法，包括以下步骤：（1）石墨烯膜的制作；（2）在第二绝缘防水层上覆盖粘合用胶；（3）将第二绝缘防水层与石墨烯膜粘合为一体；（4）去除石墨烯膜上的金属基体；（5）在石墨烯膜上粘贴电极层；（6）在电极层上粘贴第一绝缘防水层；（7）将电极层与导线连接。这种发热膜需要去除石墨烯膜上的金属基体，同时还需采用粘合用胶将石墨烯膜与绝缘层合为一体，并且需要在惰性气体、无菌环境和高压条件下长期反应才行，操作繁琐、环保性低，发热膜柔韧度低，不利于大规模生产。

CN 107613589 A公布了一种石墨烯发热膜，所述发热膜包括防水层、保护层、石墨烯导热层、电极层和隔热保温层，制备的发热膜电热转换率高、防水性佳。但这种发热膜需要借助粘合剂将上下防水层与发热膜主体合为一体，发热膜具有7层结构，不利于大规模生产。

因此，有必要研发一种结构简单、柔韧度高、温度可控、散热均匀、节能环保、操作流程简便、适用于大规模生产的新型石墨烯发热膜。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种石墨烯发热膜及其制备方法，该发热膜通电后无有机溶剂挥发，零VOC排放，具有柔韧度高、升温快、温度可控、散热均匀、安全、节能环保，其制备方法具有操作流程简便、适用于大规模生产的特点。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种石墨烯发热膜，包括发热膜本体、绝缘层、温控探头、温控器，发热膜本体是石墨烯水性导电浆料涂覆在无纺布基材上经烘干制成的裸膜，所述的裸膜长边方向的两侧分别设置导电条；发热膜本体的上、下面为绝缘层，所述的绝缘层是硅胶乳液与固化剂混合物的固化层，发热膜本体通过上、下绝缘层之间的固化结构与上、下绝缘层结合为一体。

进一步的，温控器的温控探头置于上、下绝缘层之间；裸膜两侧的导电条用导线与温控器输入线连接。

所述石墨烯发热膜的制备方法，包括如下步骤：

（1）制备裸膜

①以石墨烯水性导电浆料采用丝网印刷或涂布工艺涂覆在基材上，经过烘干机烘干制成裸膜，裸膜厚度为5—80μm；

②沿裸膜长边方向的两侧设置导电条，在裸膜的四个端点部各引出一根牵引线；在其中一个端点部布置温控探头，将裸膜两侧的导电条通过导线与温控器输入线连接；

（2）封装

① 将凹槽模具放置在操作台上，凹槽模具的深度为3-15mm，凹槽尺寸稍大于裸膜；凹槽模具的四个端点部设置通孔，通孔内设置锥形密封圈，凹槽模具外部对应通孔位置设置四根固定销；

②将硅胶乳液与固化剂按相应比例混匀的混合物填充于凹槽模具内，并使混合物与凹槽模具中心线流平，混合物固化后即为下层绝缘层；

③将裸膜、导电条、温控探头置于凹槽模具内的下层绝缘层上，将裸膜的四根牵引线从凹槽模具的四个端点部的通孔中引出，与长十厘米的弹簧一端连接，弹簧另一端连接于固定销上；

④在裸膜上缓慢倒入同样质量的硅胶乳液与固化剂的混合物，自然流平，覆盖住裸膜、导电条、温控探头，即为上层绝缘层；

⑤待硅胶凝固干燥后，断开牵引线，将发热膜组件从凹槽模具中取出，即为石墨烯发热膜成品。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其优点和积极效果是：

（1）发热膜采用柔性材质作为基材，柔韧度高，压折情况下仍无损坏，安全性高；

（2）绝缘层采用液体硅胶自然干燥，无需任何粘结剂将绝缘层与发热膜合为一体，并且兼具绝缘与密封的双重效果，节约生产成本、环保无毒；

（3）电路系统与温控系统布置简便，易操作；

（3）采用独特的导线与凹槽模具的密封方法，密封采用锥形密封圈，硅胶面压力越大密封效果越好，简便易行；

（4）发热膜通电后直接将电能转化成热能，无氧气消耗，不产生二氧化碳，零VOC排放，电热转化率达到95%以上；

（5）舒适并具有保健功能，本发热膜发热面积大，提供无遮挡远红外辐射供暖，散热均匀，不会因为空气对流引起室内灰尘搅动，使空气清新且不干燥；

（6）制备方法简便，适用于大规模生产。

附图说明

图1是本发明实施例的石墨烯发热膜结构示意图；

图2是石墨烯发热膜断面结构示意图；

图3是石墨烯发热膜通过凹槽模具成型示意图；

图4是图3的俯视图；

图5是图4的A-A向视图；

图中：1-发热膜本体；2-导电条；3-温控探头； 4-温控器；5-温控器输入线；6-温控器输出线；7-上层绝缘层；8-下层绝缘层；9-凹槽模具；10-牵引线；11-固定销；12-操作台；13-弹簧；14-锥形密封圈。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明做进一步的说明。

参见图1、图2，一种石墨烯发热膜，由发热膜本体1、导电条2、温控探头3、-温控器4、上层绝缘层7、下层绝缘层8构成，发热膜本体1是石墨烯水性导电浆料涂覆在无纺布基材上经烘干制成的裸膜，呈长方形，裸膜长边方向的两侧分别设置导电条2；发热膜本体1的上部为上层绝缘层7、下部为下层绝缘层8，上、下绝缘层是硅胶乳液与固化剂混合物的固化层，发热膜本体1通过上层绝缘层7、下层绝缘层8之间的固化结构与上、下绝缘层结合为一体；温控探头3置于在上、下绝缘层之间，裸膜两侧的导电条2用导线与温控器输入线5连接。

参见图3至图5，本实施例的石墨烯发热膜其制备方法，按如下步骤进行：

（1）制备裸膜

①以石墨烯水性导电浆料采用丝网印刷或涂布工艺涂覆在基材上，涂覆基材为无纺布，经过烘干机烘干制成裸膜，裸膜呈长方形，厚度为5—80μm；

②沿裸膜长边方向的两侧设置导电条2，在裸膜的四个端点部各引出一根牵引线10；在其中一个端点部布置温控探头3，将裸膜两侧的导电条2用导线与温控器输入线5连接。

（2）封装

① 将凹槽模具9放置在操作台12上，凹槽模具9的深度为10mm，凹槽尺寸稍大于裸膜；凹槽模具9的四个端点部设置通孔，通孔内设置锥形密封圈14，凹槽模具9外部对应通孔位置设置四根固定销11；

②将硅胶乳液与固化剂按相应比例混匀的混合物填充于凹槽模具9内，并使混合物与凹槽模具9中心线流平，混合物固化后即为下层绝缘层8；

③将裸膜、导电条2、温控探头3置于凹槽模具9内的下层绝缘层8上，将裸膜的四根牵引线10从凹槽模具9的四个端点部的通孔中引出，与长十厘米的弹簧13一端连接，弹簧13另一端连接于固定销11上；

④在裸膜上缓慢倒入同样质量的硅胶乳液与固化剂的混合物，自然流平，覆盖住裸膜、导电条2、温控探头3，即为上层绝缘层7；

⑤待硅胶凝固干燥后，断开牵引线10，将发热膜组件从凹槽模具9中取出，即为石墨烯发热膜成品。

以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (3)

1.一种石墨烯发热膜，包括发热膜本体、绝缘层、温控探头、温控器，其特征在于：发热膜本体是石墨烯水性导电浆料涂覆在无纺布基材上经烘干制成的裸膜，所述的裸膜长边方向的两侧分别设置导电条；发热膜本体的上、下面为绝缘层，所述的绝缘层是硅胶乳液与固化剂混合物的固化层，发热膜本体通过上、下绝缘层之间的固化结构与上、下绝缘层结合为一体。

2.如权利要求1所述的石墨烯发热膜，其特征在于：温控器的温控探头置于上、下绝缘层之间；裸膜两侧的导电条用导线与温控器输入线连接。

3.一种权利要求1或2所述的石墨烯发热膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）制备裸膜

①以石墨烯水性导电浆料采用丝网印刷或涂布工艺涂覆在基材上，经过烘干机烘干制成裸膜，裸膜厚度为5—80μm；

②沿裸膜长边方向的两侧设置导电条，在裸膜的四个端点部各引出一根牵引线；在其中一个端点部布置温控探头，将裸膜两侧的导电条通过导线与温控器输入线连接；

（2）封装

① 将凹槽模具放置在操作台上，凹槽模具的深度为3-15mm，凹槽尺寸稍大于裸膜；凹槽模具的四个端点部设置通孔，通孔内设置锥形密封圈，凹槽模具外部对应通孔位置设置四根固定销；

②将硅胶乳液与固化剂按相应比例混匀的混合物填充于凹槽模具内，并使混合物与凹槽模具中心线流平，混合物固化后即为下层绝缘层；

③将裸膜、导电条、温控探头置于凹槽模具内的下层绝缘层上，将裸膜的四根牵引线从凹槽模具的四个端点部的通孔中引出，与长十厘米的弹簧一端连接，弹簧另一端连接于固定销上；

④在裸膜上缓慢倒入同样质量的硅胶乳液与固化剂的混合物，自然流平，覆盖住裸膜、导电条、温控探头，即为上层绝缘层；

⑤待硅胶凝固干燥后，断开牵引线，将发热膜组件从凹槽模具中取出，即为石墨烯发热膜成品。