CN110641089A - 一种石墨烯基墙纸 - Google Patents
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Abstract
本发明属于墙纸领域，具体涉及一种石墨烯基墙纸，包括石墨烯电阻层和导热净化层，所述石墨烯电阻层的配方如下：石墨烯30‑50份、PVC材料10‑15份、乙基纤维素5‑8份、无水乙醇30‑50份；所述导热净化层的配方如下：电气石粉10‑20份、导热硅胶20‑30份、纳米氧化铝10‑15份、甲基纤维素5‑8份、蒸馏水20‑40份。本发明解决了现有壁纸在环保加热方面的空白，通过石墨烯电阻层和导热净化层的结合形成具有微电流加热效果且具备负离子净化功能的壁纸。
Description
技术领域
本发明属于墙纸领域，具体涉及一种石墨烯基墙纸。
背景技术
墙纸，英文为Wall paper或Wallpaper，它是一种应用相当广泛的室内装饰材料。因为墙纸具有色彩多样、图案丰富、豪华气派、安全环保、施工方便、价格适宜等多种其它室内装饰材料所无法比拟的特点，故在欧美、东南亚、日本等发达国家和地区得到相当程度的普及。墙纸分为很多类，如涂布墙纸、覆膜墙纸、压花墙纸等。通常用漂白化学木浆生产原纸，再经不同工序的加工处理，如涂布、印刷、压纹或表面覆塑，最后经裁切、包装后出厂。因为具有一定的强度、美观的外表和良好的抗水性能，广泛用于住宅、办公室、宾馆的室内装修等。
随着国内人们生活水平的不断提高，人们对墙纸的要求不断提高，壁纸的环保意识已经深入人心，而加热壁纸还处于研发阶段，属于壁纸领域的重点方向，目前还未有公开。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种石墨烯基墙纸，解决了现有壁纸在环保加热方面的空白，通过石墨烯电阻层和导热净化层的结合形成具有微电流加热效果且具备负离子净化功能的壁纸。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种石墨烯基墙纸，包括石墨烯电阻层和导热净化层，
所述石墨烯电阻层的配方如下：
石墨烯30-50份、PVC材料10-15份、乙基纤维素5-8份、无水乙醇30-50份；
所述导热净化层的配方如下：
电气石粉10-20份、导热硅胶20-30份、纳米氧化铝10-15份、甲基纤维素5-8份、蒸馏水20-40份.
所述石墨烯电阻层的制备方法如下：
步骤1，将乙基纤维素加入至无水乙醇中超声反应20-50min，得到分散乙醇液；
步骤2，将石墨烯和PVC依次加入至分散乙醇液中超声20-50min，微波反应2-4h，得到悬浊液；
步骤3，将悬浊液均匀喷涂在基板上恒温烘干20-40min，然后紫外光照反应2-5h，得到石墨烯电阻层。
所述步骤1中的超声反应的频率为40-60kHz，温度为30-60℃。
所述步骤2中的超声的频率为30-40kHz，温度为30-40℃，微波反应的功率为400-700W，温度为40-60℃。
所述步骤3中的喷涂的量是30-50mL/cm2，所述紫外光照反应的光照强度的30-50W/cm2，温度为70-80℃。
所述导热净化层的制备方法如下：
步骤1，将甲基纤维素和电气石粉球磨至完全分散，然后加入至蒸馏水中超声20-40min，得到分散电气石粉悬浊液；
步骤2，将纳米氧化铝加入至分散电气石粉悬浊液微波反应2-4h，然后加入导热硅胶二次微波反应2-4h，得到悬浊混合液；
步骤3，将悬浊混合液加入反应釜中减压蒸馏反应5-8h，得到浆料，经喷涂固化后得到导热净化层。
所述步骤1的球磨的温度为40-60℃，所述超声的频率为40-60kHz，温度为70-90℃。
所述步骤2的微波反应的功率为200-400W，温度为50-60℃，所述二次微波反应的功率为500-700W，温度为70-90℃。
所述步骤3中的减压蒸馏反应的温度为100-120℃，压力为大气压压力的40-60％，所述喷涂的量为10-30mL/cm2。
所述石墨烯电阻层表面覆盖导热净化层，并且采用等温静压的方式挤压复合，温度为120-140℃，压力为2-4MPa。
石墨烯电阻层以石墨烯为电阻材料，本身具有良好的超导性能，能够在低电压条件下产生大热量，具有快速快速加热的特性，并且在其本身的超导和高导热率的双重作用下，热量能够形成快速分散，达到均匀加热的效果，PVC材料本身具有一定的介电性能，同时电阻率远高于石墨烯，两者混合能够有效的控制电阻率，从而达到控制加热效率的目的；PVC本身的热稳定性能够确保其良好的稳定性。乙基纤维素不仅能够作为分散剂，同时也能够作为粘合剂，将石墨烯和PVC材料分散混合均匀，不仅解决了PVC材料本身的介电性问题，而且能够降低石墨烯的使用量与粘结性，并且通过紫外光照的方式分解去除。
导热净化层本身含有电气石粉，能够在自身的热电性作用下产生负离子，对空气起到净化作用，同时也起到了杀菌作用；纳米氧化铝和导热硅胶本身具导热性，将石墨烯电阻层的热量转移并散发出去，达到加热的目的，同时导热硅胶能够将纳米氧化铝和电气石粉充分混合在一起，确保导热均匀性的同时也确保了负离子净化的均匀性，同时导热硅胶、纳米氧化铝和电气石粉本身具有绝缘性，防止电流逸出，达到防护效果。甲基纤维素的使用能够快速分散电气石粉和氧化铝，形成均匀混合，便于导热和负离子净化的分散性。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有壁纸在环保加热方面的空白，通过石墨烯电阻层和导热净化层的结合形成具有微电流加热效果且具备负离子净化功能的壁纸。
2.本发明以石墨烯作为电阻加热材料，充分利用石墨烯本身的超导性能与高导热性能，能够快速且均匀的加热，不仅能够减少对电流的需求，只需要很微弱的电流就能完成，提升了安全性，而且避免了局部高温的问题，能够形成稳定且均匀的加热体系。
3.本发明在使用过程中只需配备低电压整流器就可以形成热量产生，降低了电能损耗，也提升了使用安全性。
4.本发明的导热净化层采用电气石粉作为填料，利用本身具有的热电性，能够产生大量的负离子，不仅在加热过程中形成良好的杀菌效果，而且能够形成负离子降解体系，起到净化空气的作用。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种石墨烯基墙纸，包括石墨烯电阻层和导热净化层，
所述石墨烯电阻层的配方如下：
石墨烯30份、PVC材料10份、乙基纤维素5份、无水乙醇30份；
所述导热净化层的配方如下：
电气石粉10份、导热硅胶20份、纳米氧化铝10份、甲基纤维素5份、蒸馏水20份.
所述石墨烯电阻层的制备方法如下：
步骤1，将乙基纤维素加入至无水乙醇中超声反应20min，得到分散乙醇液；
步骤2，将石墨烯和PVC依次加入至分散乙醇液中超声20min，微波反应2h，得到悬浊液；
步骤3，将悬浊液均匀喷涂在基板上恒温烘干20min，然后紫外光照反应2h，得到石墨烯电阻层。
所述步骤1中的超声反应的频率为40kHz，温度为30℃。
所述步骤2中的超声的频率为30kHz，温度为30℃，微波反应的功率为400W，温度为40℃。
所述步骤3中的喷涂的量是30mL/cm2，所述紫外光照反应的光照强度的30W/cm2，温度为70℃。
所述导热净化层的制备方法如下：
步骤1，将甲基纤维素和电气石粉球磨至完全分散，然后加入至蒸馏水中超声20min，得到分散电气石粉悬浊液；
步骤2，将纳米氧化铝加入至分散电气石粉悬浊液微波反应2h，然后加入导热硅胶二次微波反应2h，得到悬浊混合液；
步骤3，将悬浊混合液加入反应釜中减压蒸馏反应5h，得到浆料，经喷涂固化后得到导热净化层。
所述步骤1的球磨的温度为40℃，所述超声的频率为40kHz，温度为70℃。
所述步骤2的微波反应的功率为200W，温度为50℃，所述二次微波反应的功率为500W，温度为70℃。
所述步骤3中的减压蒸馏反应的温度为100℃，压力为大气压压力的40％，所述喷涂的量为10mL/cm2。
所述石墨烯电阻层表面覆盖导热净化层，并且采用等温静压的方式挤压复合，温度为120℃，压力为2MPa。
实施例2
一种石墨烯基墙纸，包括石墨烯电阻层和导热净化层，
所述石墨烯电阻层的配方如下：
石墨烯50份、PVC材料15份、乙基纤维素8份、无水乙醇50份；
所述导热净化层的配方如下：
电气石粉20份、导热硅胶30份、纳米氧化铝15份、甲基纤维素8份、蒸馏水40份.
所述石墨烯电阻层的制备方法如下：
步骤1，将乙基纤维素加入至无水乙醇中超声反应50min，得到分散乙醇液；
步骤2，将石墨烯和PVC依次加入至分散乙醇液中超声50min，微波反应4h，得到悬浊液；
步骤3，将悬浊液均匀喷涂在基板上恒温烘干40min，然后紫外光照反应5h，得到石墨烯电阻层。
所述步骤1中的超声反应的频率为60kHz，温度为60℃。
所述步骤2中的超声的频率为40kHz，温度为40℃，微波反应的功率为700W，温度为60℃。
所述步骤3中的喷涂的量是50mL/cm2，所述紫外光照反应的光照强度的50W/cm2，温度为80℃。
所述导热净化层的制备方法如下：
步骤1，将甲基纤维素和电气石粉球磨至完全分散，然后加入至蒸馏水中超声40min，得到分散电气石粉悬浊液；
步骤2，将纳米氧化铝加入至分散电气石粉悬浊液微波反应4h，然后加入导热硅胶二次微波反应4h，得到悬浊混合液；
步骤3，将悬浊混合液加入反应釜中减压蒸馏反应8h，得到浆料，经喷涂固化后得到导热净化层。
所述步骤1的球磨的温度为60℃，所述超声的频率为60kHz，温度为90℃。
所述步骤2的微波反应的功率为400W，温度为60℃，所述二次微波反应的功率为700W，温度为90℃。
所述步骤3中的减压蒸馏反应的温度为120℃，压力为大气压压力的60％，所述喷涂的量为30mL/cm2。
所述石墨烯电阻层表面覆盖导热净化层，并且采用等温静压的方式挤压复合，温度为140℃，压力为4MPa。
实施例3
一种石墨烯基墙纸，包括石墨烯电阻层和导热净化层，
所述石墨烯电阻层的配方如下：
石墨烯40份、PVC材料13份、乙基纤维素7份、无水乙醇40份；
所述导热净化层的配方如下：
电气石粉15份、导热硅胶25份、纳米氧化铝13份、甲基纤维素7份、蒸馏水30份.
所述石墨烯电阻层的制备方法如下：
步骤1，将乙基纤维素加入至无水乙醇中超声反应40min，得到分散乙醇液；
步骤2，将石墨烯和PVC依次加入至分散乙醇液中超声40min，微波反应3h，得到悬浊液；
步骤3，将悬浊液均匀喷涂在基板上恒温烘干30min，然后紫外光照反应4h，得到石墨烯电阻层。
所述步骤1中的超声反应的频率为50kHz，温度为50℃。
所述步骤2中的超声的频率为35kHz，温度为35℃，微波反应的功率为600W，温度为50℃。
所述步骤3中的喷涂的量是40mL/cm2，所述紫外光照反应的光照强度的40W/cm2，温度为75℃。
所述导热净化层的制备方法如下：
步骤1，将甲基纤维素和电气石粉球磨至完全分散，然后加入至蒸馏水中超声30min，得到分散电气石粉悬浊液；
步骤2，将纳米氧化铝加入至分散电气石粉悬浊液微波反应3h，然后加入导热硅胶二次微波反应3h，得到悬浊混合液；
步骤3，将悬浊混合液加入反应釜中减压蒸馏反应7h，得到浆料，经喷涂固化后得到导热净化层。
所述步骤1的球磨的温度为50℃，所述超声的频率为50kHz，温度为80℃。
所述步骤2的微波反应的功率为300W，温度为55℃，所述二次微波反应的功率为600W，温度为80℃。
所述步骤3中的减压蒸馏反应的温度为110℃，压力为大气压压力的50％，所述喷涂的量为20mL/cm2。
所述石墨烯电阻层表面覆盖导热净化层，并且采用等温静压的方式挤压复合，温度为130℃，压力为3MPa。
性能检测
测定实施例和对比例制备的壁纸对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和霉菌的抑制率。取适当浓度的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和霉菌的悬液里，混合均匀，加入培养基置于灭菌平皿里，加入实施例和对比例制备的壁纸，培养24h，计算大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和霉菌抑制率。对比例是市售石墨烯壁纸。
对比例是市售壁纸。
测定实施例和对比例制备的壁纸对空气污染物的降解率。取适当浓度的乙醛气体通过密封发生器中，加入实施例和对比例的壁纸，恒温反应8h，计算乙醛降解率。对比例采用市售石墨烯壁纸，乙醛初始浓度为10ppm。
测定实施例和对比例制备的壁纸的加热稳定性。石墨烯基墙纸的石墨烯电阻层通过线路连接整流器、控制器与电源，形成循环回路，设定30℃为最终温度后检测。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有壁纸在环保加热方面的空白，通过石墨烯电阻层和导热净化层的结合形成具有微电流加热效果且具备负离子净化功能的壁纸。
2.本发明以石墨烯作为电阻加热材料，充分利用石墨烯本身的超导性能与高导热性能，能够快速且均匀的加热，不仅能够减少对电流的需求，只需要很微弱的电流就能完成，提升了安全性，而且避免了局部高温的问题，能够形成稳定且均匀的加热体系。
3.本发明在使用过程中只需配备低电压整流器就可以形成热量产生，降低了电能损耗，也提升了使用安全性。
4.本发明的导热净化层采用电气石粉作为填料，利用本身具有的热电性，能够产生大量的负离子，不仅在加热过程中形成良好的杀菌效果，而且能够形成负离子降解体系，起到净化空气的作用。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石墨烯基墙纸，其特征在于：包括石墨烯电阻层和导热净化层，
所述石墨烯电阻层的配方如下：
石墨烯30-50份、PVC材料10-15份、乙基纤维素5-8份、无水乙醇30-50份；
所述导热净化层的配方如下：
电气石粉10-20份、导热硅胶20-30份、纳米氧化铝10-15份、甲基纤维素5-8份、蒸馏水20-40份。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述石墨烯电阻层的制备方法如下：
步骤1，将乙基纤维素加入至无水乙醇中超声反应20-50min，得到分散乙醇液；
步骤2，将石墨烯和PVC依次加入至分散乙醇液中超声20-50min，微波反应2-4h，得到悬浊液；
步骤3，将悬浊液均匀喷涂在基板上恒温烘干20-40min，然后紫外光照反应2-5h，得到石墨烯电阻层。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述步骤1中的超声反应的频率为40-60kHz，温度为30-60℃。
4.根据权利要求2所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述步骤2中的超声的频率为30-40kHz，温度为30-40℃，微波反应的功率为400-700W，温度为40-60℃。
5.根据权利要求2所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述步骤3中的喷涂的量是30-50mL/cm2，所述紫外光照反应的光照强度的30-50W/cm2，温度为70-80℃。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述导热净化层的制备方法如下：
步骤1，将甲基纤维素和电气石粉球磨至完全分散，然后加入至蒸馏水中超声20-40min，得到分散电气石粉悬浊液；
步骤2，将纳米氧化铝加入至分散电气石粉悬浊液微波反应2-4h，然后加入导热硅胶二次微波反应2-4h，得到悬浊混合液；
步骤3，将悬浊混合液加入反应釜中减压蒸馏反应5-8h，得到浆料，经喷涂固化后得到导热净化层。
7.根据权利要求6所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述步骤1的球磨的温度为40-60℃，所述超声的频率为40-60kHz，温度为70-90℃。
8.根据权利要求6所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述步骤2的微波反应的功率为200-400W，温度为50-60℃，所述二次微波反应的功率为500-700W，温度为70-90℃。
9.根据权利要求6所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述步骤3中的减压蒸馏反应的温度为100-120℃，压力为大气压压力的40-60％，所述喷涂的量为10-30mL/cm2。
10.根据权利要求1所述的一种石墨烯基墙纸，其特征在于：所述石墨烯电阻层表面覆盖导热净化层，并且采用等温静压的方式挤压复合，温度为120-140℃，压力为2-4MPa。
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