CN109743798A - 石墨烯柔性透气电热面料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种石墨烯柔性透气电热面料的制备方法。所述的方法包括下述步骤：1)制备基材；2)在基材表面制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜；3)在导电薄膜的预定位置制备电极；4)在制备电极后导电薄膜上制备封装层。本方法制备的透气石墨烯电热面料，集柔软透气、舒适高效、轻薄便携为一体，并且该方法成本较低，工艺可控性较高，适合大规模推广使用。本方法中，弹性导电膜的制备，将石墨烯优异的导电和远红外发射性能与普通服装面料深度结合，可根据应用需要随意设计裁剪，前后面料具有高度自由性，是真正意义上的电热面料。

Description

石墨烯柔性透气电热面料的制备方法

技术领域：

本发明涉及石墨烯柔性透气电热面料的制备方法。

背景技术：

随着科技的进步，人类对纺织材料的要求也越来越高，各种类型的功能面料如透气透湿、隔热等也得到了发展和应用。其中具有电热功能的织物收到了特别关注，在主动加热服饰、电热毯、电热垫等方面有较大应用前景。

目前市场上销售的纺织类电热产品，如电热马甲、电热护膝、电热护腰、电热毯等等产品的发热部分多采用碳纤维、金属电阻丝、蚀刻铜镍合金金属片、PET或PI材质的印刷碳基油墨膜。碳纤维丝柔韧性较差，常和玻璃纤维混织，有过敏风险；金属类柔韧性较差，质地较硬，缺乏弹性；PET或PI材质的印刷碳基油墨膜，透气性和手感较差，穿着使用不够舒适，同时印刷油墨存在VOC污染。因此，一款集柔软透气、舒适高效、轻薄便携的电热面料亟待开发。

石墨烯材料具有较好的导热导电性能、同时具有优良的远红外辐射性能，非常适宜应用在电热面料中。

发明内容：

为克服上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是通过对石墨烯材料的应用，开发一款石墨烯柔性电热面料的制备方法。

为达到上述目的，本发明一种石墨烯柔性透气电热面料的制备方法，所述的方法包括下述步骤：

1)制备基材；

2)在基材表面制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜；

3)在导电薄膜的预定位置制备电极；

4)在制备电极后导电薄膜上制备封装层。

较佳的，还包括对导电薄膜表面进行透气处理：采用激光、机械或重离子加速器打孔的方式，在膜表面布置直径为10～1000nm的透气微孔，相邻两个微孔之间的间距为10nm以上。

较佳的，所述的制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜步骤为：

制备石墨烯分散液；

在石墨烯分散液加入分散均匀的碳纳米管混合均匀；

在混合液中掺入纤维素制成浆料；

将制备的浆料在基材上涂膜；

热解除去纤维素得到石墨烯碳纳米管复合导电膜；

其中，上述原料的重量份比为：石墨烯：碳纳米管：纤维素：水＝1～5：3～15：20～30：57～70。

较佳的，所述的制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜步骤为：

制备石墨烯粉体和碳纳米管混合分散液；

在制得的分散液中加入高分子粘合剂制成导电剂；

将此导电剂采用涂膜的方式涂布在基底布料上，烘干成为导电膜；

其中，上述原料的重量份比为：石墨烯：碳纳米管：高分子树脂：助剂：去离子水＝1～5： 3～15：15～20：0.1～0.5：50～70；

其中，高分子树脂为改性水性环氧树脂、改性水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚乙烯醇树脂、水性聚醋酸乙烯酯中一种或几种；

其中涂膜湿膜厚为50～200微米。

较佳的，制备电极的步骤为：用丝网、喷涂、凹版印刷的方式将导电浆料印刷到导电膜表面或用真空镀膜的方式直接将银或铝涂到导电膜表面或用导电纤维通过纺织的方式将电极布置在导电膜表面。

更优的，在电极布置完成后，采用导电银纤维布、铜箔进行电极的二次加固，可提高电极的耐用性。

较佳的，所述的基材为经过表面处理的普通化纤面料织物，如尼龙、塔斯隆、涤纶中的一种或几种的混合；所述的制备为用热处理、PU涂层涂覆、或使用薄膜进行热压合或贴合。

较佳的，所述的在制备电极后导电薄膜上制备封装层的步骤为：将里料涂抹胶粘剂后使用冷滚压进行贴合、将里料材料进行高温热压复合或将里料涂膜热熔胶粘在导电薄膜上。

本方法制备的透气石墨烯电热面料，集柔软透气、舒适高效、轻薄便携为一体，并且该方法成本较低，工艺可控性较高，适合大规模推广使用。本方法中，弹性导电膜的制备，将石墨烯优异的导电和远红外发射性能与普通服装面料深度结合，可根据应用需要随意设计裁剪，前后面料具有高度自由性，是真正意义上的电热面料。

具体实施方式

实施例1

本实施例的方法包括：

1)选取尼龙面料为基材；

2)在基材表面按下述方法制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜；

按下述重量份准备原料：

石墨烯：碳纳米管：纤维素：水＝3：6：25：60。

用膨胀剥离法制备石墨烯分散液制备石墨烯分散液；

在石墨烯分散液加入分散均匀的碳纳米管混合均匀；

在混合液中掺入纤维素制成浆料；

将制备的浆料在基材上涂膜；

热解除去纤维素得到石墨烯碳纳米管复合导电膜；

3)用印刷的方式将导电铜胶印刷到导电膜表面；

4)在制备电极后导电薄膜将常用里料涂抹胶粘剂后使用冷滚压进行贴合。

5)采用激光打孔的方式，在膜表面布置直径为500nm的透气微孔，相邻两个微孔之间的间距为1000nm。

实施例2

本实施例的方法包括：

1)选取涤纶面料为基材；

2)在基材表面按下述方法制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜；

按下述重量份准备原料：

石墨烯：碳纳米管：高分子树脂：助剂：去离子水＝3：8：18：0.2：60；

将石墨烯粉体和碳纳米管混合分散液；

在制得的分散液中加入水性聚氨酯树脂制成导电剂；

将此导电剂采用涂膜的方式涂布在基底布料上，烘干成为导电膜；

其中涂膜湿膜厚为100微米。

3)用印刷的方式将导电铜胶印刷到导电膜表面；

4)在制备电极后导电薄膜将常用里料涂抹胶粘剂后使用冷滚压进行贴合。

5)采用激光打孔的方式，在膜表面布置直径为200nm的透气微孔，相邻两个微孔之间的间距为300nm。

实施例3

本实施例的方法包括：

1)选取塔斯隆面料为基材；

2)在基材表面按下述方法制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜；

按下述重量份准备原料：

石墨烯：碳纳米管：改性水性丙烯酸树脂：助剂：去离子水＝3：8：18：0.2：60；

将石墨烯粉体和碳纳米管混合分散液；

在制得的分散液中加入改性水性丙烯酸树脂制成导电剂；

将此导电剂采用涂膜的方式涂布在基底布料上，烘干成为导电膜；

其中涂膜湿膜厚为150微米。

3)将导电纤维，通过纺织的方式布置在导电膜表面作为导电电极；

4)将常用里料材料涂热熔胶后，通过高温热压复合在制备电极后导电薄膜上。

5)采用激光打孔的方式，在膜表面布置直径为1000nm的透气微孔，相邻两个微孔之间的间距为300-500nm。

Claims (7)

1.一种石墨烯柔性透气电热面料的制备方法，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：

1)制备基材；

2)在基材表面制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜；

3)在导电薄膜的预定位置制备电极；

4)在制备电极后导电薄膜上制备封装层。

2.如权利要求1所述的石墨烯柔性透气电热面料的制备方法，其特征在于，还包括对导电薄膜表面进行透气处理：采用激光、机械或重离子加速器打孔的方式，在膜表面布置直径为10～1000nm的透气微孔，相邻两个微孔之间的间距为10nm以上。

3.如权利要求1所述的石墨烯柔性透气电热面料的制备方法，其特征在于，所述的制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜步骤为：

制备石墨烯分散液；

在石墨烯分散液加入分散均匀的碳纳米管混合均匀；

在混合液中掺入纤维素制成浆料；

将制备的浆料在基材上涂膜；

热解除去纤维素得到石墨烯碳纳米管复合导电膜；

其中，上述原料的重量份比为：石墨烯：碳纳米管：纤维素：水＝1～5：3～15：20～30：57～70。

4.如权利要求1所述的石墨烯柔性透气电热面料的制备方法，其特征在于，所述的制备石墨烯碳纳米管复合弹性导电薄膜步骤为：

制备石墨烯粉体和碳纳米管混合分散液；

在制得的分散液中加入高分子粘合剂制成导电剂；

将此导电剂采用涂膜的方式涂布在基底布料上，烘干成为导电膜；

其中，上述原料的重量份比为：石墨烯：碳纳米管：高分子树脂：助剂：去离子水＝1～5：3～15：15～20：0.1～0.5：50～70；

其中，高分子树脂为改性水性环氧树脂、改性水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚乙烯醇树脂、水性聚醋酸乙烯酯中一种或几种；

其中涂膜湿膜厚为50～200微米。

5.如权利要求1所述的石墨烯柔性透气电热面料的制备方法，其特征在于，制备电极的步骤为：用丝网、喷涂、凹版印刷的方式将导电浆料印刷到导电膜表面或用真空镀膜的方式直接将银或铝涂到导电膜表面或用导电纤维通过纺织的方式将电极布置在导电膜表面。

6.如权利要求1所述的石墨烯柔性透气电热面料的制备方法，其特征在于，所述的基材为经过表面处理的化纤面料织物。

7.如权利要求1所述的石墨烯柔性透气电热面料的制备方法，所述的在制备电极后导电薄膜上制备封装层的步骤为：将里料涂抹胶粘剂后使用冷滚压进行贴合、将里料材料进行高温热压复合或将里料涂膜热熔胶粘在导电薄膜上。