CN112351521A - 一种石墨烯发热面料及其制备方法 - Google Patents

一种石墨烯发热面料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电发热材料技术领域，具体公开了一种石墨烯发热面料，包括基材、设置在基材上的导电石墨烯油墨层和铜箔导线以及涂覆在所述导电石墨烯油墨层表面的绝缘胶层。本发明还公开了所述石墨烯发热面料的制备方法。本发明通过依托于石墨烯通电发热技术将高导电石墨烯浆料与铜箔导线一起设置在绝缘膜面上，经烘干后再涂覆绝缘胶封口得到石墨烯发热面料，可用于5‑36V直流电压，具有良好的发热效果，并保留了发热膜的柔软性与韧性，可与墙布复合来替代室内墙壁取暖，还可应用于特种帐篷、地毯、床垫、木炕、服装等产品中来解决户外作业人员的取暖问题，具有广阔的市场前景。

Description

一种石墨烯发热面料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电发热材料技术领域，具体是一种石墨烯发热面料及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和科技的进步，人们对于取暖的要求也在不断提高。其中，石墨烯作为一种电和热的良导体，可以应用在加热膜中起到导电作用，结合其他组分如树脂等构成电阻部分，进而可以使石墨烯电发热薄膜在通电后产生热量来用于采暖或加热。
目前，现有的石墨烯电发热薄膜大多是基于PVC膜，即在两层PVC膜中间涂入石墨烯涂层加热线以及敷入导电铜箔。但是，由于PVC薄膜在任意方向的柔软性不够，而且存在易燃、导热性差等缺点，导致该产品的安全性较差，且施工有一定难度，应用不广泛(无法与墙布结合替代室内墙壁取暖)。因此，设计一种石墨烯发热面料，成为目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯发热面料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的现有的石墨烯电发热薄膜因基于PVC膜而无法与墙布结合替代室内墙壁取暖的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种石墨烯发热面料，包括：基材、设置在基材上的导电石墨烯油墨层和铜箔导线以及涂覆在所述导电石墨烯油墨层表面的绝缘胶层；
所述基材为绝缘膜，且厚度为30-200微米；
所述导电石墨烯油墨层为石墨烯与导电油墨按照质量比为13-19∶1的比例组成。
作为本发明进一步的方案：所述绝缘膜的厚度为90微米。
所述石墨烯发热面料的制备方法，步骤如下：
1)按照质量比分别称取石墨烯与导电油墨进行搅拌混合均匀，得导电石墨烯浆料；
2)将铜箔导线和步骤1)中得到的导电石墨烯浆料同时设置在基材上，在150℃的温度下烘干，得到设置有导电石墨烯油墨层和铜箔导线的基材；
3)将步骤2)中得到的设置有导电石墨烯油墨层和铜箔导线的基材冷却至室温，然后在导电石墨烯油墨层表面涂覆绝缘胶并进行烘干形成绝缘胶层，即得石墨烯发热面料。
作为本发明再进一步的方案：所述石墨烯发热面料的使用电压为5V-36V。
作为本发明再进一步的方案：所述石墨烯发热面料的尺寸包括600mm×600mm以及600mm×1200mm两种，且功率均为216W/片，额定电流为6A，功率密度为550-600瓦/公斤。
作为本发明再进一步的方案：所述导电石墨烯油墨层的厚度为20微米，所述绝缘胶层的厚度为20微米。
所述的石墨烯发热面料在制备发热墙布中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明制备的石墨烯发热面料具有良好的发热性能，通过依托于石墨烯通电发热技术将高导电石墨烯浆料与铜箔导线一起设置在绝缘膜面上，经烘干后再涂覆绝缘胶封口得到石墨烯发热面料，可用于5-36V直流电压，具有良好的发热效果，并保留了发热膜的柔软性与韧性，可与墙布复合来替代室内墙壁取暖，还可应用于特种帐篷、地毯、床垫、木炕、服装等产品中来解决户外作业人员的取暖问题，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1为本发明一实施例石墨烯发热面料的制备方法的工艺流程图。
图2为本发明一实施例石墨烯发热面料的结构示意图。
图3为本发明一实施例石墨烯发热面料中导电石墨烯油墨层与铜箔导线之间的连接关系示意图。
图4为本发明一实施例石墨烯发热面料制备成发热墙布的工艺流程图。
图5为本发明一实施例发热墙布的结构示意图。
图中：1-基材，2-导电石墨烯油墨层，3-铜箔导线，4-绝缘胶层，5-石墨烯发热面料，6-发热墙布，7-装饰墙布。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护苑围。
实施例1
请参阅图2-3，一种石墨烯发热面料，包括：基材、设置在基材上的导电石墨烯油墨层和铜箔导线以及涂覆在所述导电石墨烯油墨层表面的绝缘胶层，所述基材为绝缘膜，且厚度为30微米，所述导电石墨烯油墨层为石墨烯与导电油墨按照质量比为13∶1的比例组成。
进一步的，在本实施例中，所述绝缘胶是具有良好电绝缘性能的一种复合胶，可用于浇注电缆接头，浸渍电机、电器、发电机绕组，以及作变压器、电容器或无线电装置等的密封绝缘，可以是现有产品，例如采用聚酯、环氧、聚氨酯、聚丁二烯酸、有机硅、聚酯亚胺及聚酰亚胺等绝缘胶，具体根据需求进行选择，这里并不作限定。
进一步的，所述石墨烯发热面料的使用电压为5V-36V，以使用安全电压5V-36V电源提高石墨烯发热面料的安全性能，通过石墨烯发热面料将5V-36V直流电压电源转换成热能。
进一步的，所述石墨烯发热面料的尺寸包括600mm×600mm以及600mm×1200mm两种，且功率均为216W/片，额定电流为6A，功率密度为550-600瓦/公斤。
进一步的，所述导电石墨烯油墨层的厚度为20微米，所述绝缘胶层的厚度为20微米。
实施例2
请参阅图2-3，一种石墨烯发热面料，包括：基材、设置在基材上的导电石墨烯油墨层和铜箔导线以及涂覆在所述导电石墨烯油墨层表面的绝缘胶层，所述基材为绝缘膜，且厚度为200微米，所述导电石墨烯油墨层为石墨烯与导电油墨按照质量比为19∶1的比例组成。
进一步的，在本实施例中，所述绝缘胶是具有良好电绝缘性能的一种复合胶，可用于浇注电缆接头，浸渍电机、电器、发电机绕组，以及作变压器、电容器或无线电装置等的密封绝缘，可以是现有产品，例如采用聚酯、环氧、聚氨酯、聚丁二烯酸、有机硅、聚酯亚胺及聚酰亚胺等绝缘胶，具体根据需求进行选择，这里并不作限定。
进一步的，所述石墨烯发热面料的使用电压为5V-36V，以使用安全电压5V-36V电源提高石墨烯发热面料的安全性能，通过石墨烯发热面料将5V-36V直流电压电源转换成热能。
进一步的，所述石墨烯发热面料的尺寸包括600mm×600mm以及600mm×1200mm两种，且功率均为216W/片，额定电流为6A，功率密度为550-600瓦/公斤；所述导电石墨烯油墨层的厚度为20微米，所述绝缘胶层的厚度为20微米。
实施例3
请参阅图1-3，一种石墨烯发热面料的制备方法，步骤如下：
1)按照质量比为13-19∶1的比例分别称取石墨烯与导电油墨进行搅拌混合均匀，得导电石墨烯浆料；
2)将铜箔导线和步骤1)中得到的导电石墨烯浆料同时涂覆在基材上，在150℃的温度下烘干，得到设置有导电石墨烯油墨层和铜箔导线的基材；
3)将步骤2)中得到的设置有导电石墨烯油墨层和铜箔导线的基材冷却至室温，然后在导电石墨烯油墨层表面涂覆绝缘胶并进行烘干形成绝缘胶层，即得石墨烯发热面料。
进一步的，所述石墨烯发热面料的使用电压为5V-36V，以使用安全电压5V-36V电源提高石墨烯发热面料的安全性能；所述石墨烯发热面料的尺寸包括600mm×600mm以及600mm×1200mm两种，且功率均为216W/片，额定电流为6A，功率密度为550-600瓦/公斤；所述绝缘膜的厚度为90微米，所述导电石墨烯油墨层的厚度为20微米，所述绝缘胶层的厚度为20微米。
实施例4
请参阅图1-5，一种石墨烯发热面料，包括：基材、设置在基材上的导电石墨烯油墨层和铜箔导线以及涂覆在所述导电石墨烯油墨层表面的绝缘胶层，所述基材为绝缘膜，且厚度为30-200微米；所述导电石墨烯油墨层为石墨烯与导电油墨按照质量比为13-19∶1的比例组成。
进一步的，所述石墨烯发热面料的制备方法，步骤如下：
1)按照质量比分别称取石墨烯与导电油墨进行搅拌混合均匀，得导电石墨烯浆料；
2)将铜箔导线和步骤1)中得到的导电石墨烯浆料同时设置在基材上，在150℃的温度下烘干，得到设置有导电石墨烯油墨层和铜箔导线的基材；
具体的，选择一定尺寸的基材，将基材上表面涂覆导电石墨烯浆料，同时根据需要布置一定数量和规格的铜箔导线，具体根据需求进行选择，这里并不作限定，可通过灵活布置导电线以适应使用不同电压的需求，进而通过导电石墨烯浆料将铜箔导线固定在基材上；
3)将步骤2)中得到的设置有导电石墨烯油墨层和铜箔导线的基材冷却至室温，然后在导电石墨烯油墨层表面涂覆绝缘胶并进行烘干形成绝缘胶层，即得石墨烯发热面料(最底层和最外层均为耐温绝缘层，即绝缘膜和绝缘胶层，中间层是由93％～95％(质量)石墨烯高导电料和5％～7％(质量)的导电油墨成膜物构成的发热层，内设铜箔导线进行通电)；
其中，所述绝缘胶是具有良好电绝缘性能的一种复合胶，可用于浇注电缆接头，浸渍电机、电器、发电机绕组，以及作变压器、电容器或无线电装置等的密封绝缘，可以是现有产品，例如采用聚酯、环氧、聚氨酯、聚丁二烯酸、有机硅、聚酯亚胺及聚酰亚胺等绝缘胶，具体根据需求进行选择，这里并不作限定，所述绝缘胶的烘干温度根据选择的绝缘胶所需烘干温度进行设计。
进一步的，所述石墨烯发热面料的使用电压为5V-36V，以使用安全电压5V-36V电源提高石墨烯发热面料的安全性能，通过石墨烯发热面料将5V-36V直流电压电源转换成热能。
进一步的，所述石墨烯发热面料的尺寸包括600mm×600mm以及600mm×1200mm两种，且功率均为216W/片，额定电流为6A，功率密度为550-600瓦/公斤，所述导电石墨烯油墨层的厚度为20微米，所述绝缘胶层的厚度为20微米。
进一步的，所述的石墨烯发热面料在制备发热墙布中的应用，具体的，以超薄90微米的绝缘膜为基材，将铜箔导线和导电石墨烯浆料同时设置在基材上，在150℃烘干，烘干后在导电石墨烯油墨层表面涂覆绝缘胶并进行烘干形成绝缘胶层，即得石墨烯发热面料，再将石墨烯发热面料与装饰墙布复合(采用现有技术)，就形成石墨烯发热墙布，使用在室内墙壁起到取暖作用。
当然，也可以将石墨烯发热面料与阻燃纤维无纺布(40克-480克)保温纤维材料复合，或者采用反射膜，以5V-36V电压电源转换热能技术方法来广泛用于帐篷、地毯、床垫、木炕、服装、等室内外取暖中。
需要说明的是，所述石墨烯为发热的材料，通过将导电油墨与石墨烯混合形成具有高导电转换热能作用的导电石墨烯浆料，所述绝缘膜起绝缘、防水作用，所述铜箔导线起导电线作用，所述绝缘胶用于将石墨烯固封在绝缘膜上，所述阻燃纤维无纺布起保温作用，反射膜用于将热量反射到室内作用，所述墙布为无缝墙布，将石墨烯发热膜与墙布复合，就形成石墨烯发热墙布，使用在室内墙壁中，作为具有取暖作用的装饰面布，以上原料均可选用现有产品。
本发明有益效果如下：本发明依托于石墨烯通电发热技术，将石墨烯与导电油墨形成的高导电石墨烯浆料与铜箔导线一起设置在绝缘膜面上，经150℃烘干后再涂覆绝缘胶封口，将经以上处理后的石墨烯发热面料接通5-36V直流电压后，得到具有发热功能的发热膜，并保留了发热膜的柔软性与韧性，可与墙布复合来替代室内墙壁取暖，还可应用于特种帐篷、地毯、床垫、木炕、服装等产品中来解决户外作业人员的取暖问题，为室内外取暖方法提供更多选择，避免了因采用现有的基于PVC膜的石墨烯电发热薄膜而导致的热功效率不高、安全性差、施工有一定难度、应用不广等问题，具有广阔的市场前景。
需要说明的是，本发明通过采用90微米的超薄绝缘石墨烯发热膜，具有360度任意方向的柔软性和韧性，进而有利于提高产品的应用范围，同时提高了节能导热效率，通过绝缘胶进行绝缘处理；而且，通过使用36V以下直流安全电压，可以控制石墨烯发热面料的发热温度在50℃以内，可与墙布复合来替代室内墙壁取暖，以20m2/米室内面积计算，需要用1.5m2/米石墨烯发热面料，(石墨烯发热面料产品规格尺寸为600mm×600mm＝0.36m2以及600mm×1200mm＝0.72m2二种，功率一样都是216W/片，额度电流为6A，功率密度功率密度为550-600瓦/公斤)，即安装5片0.36/m2石墨烯发热面料，接通36V直流电压电源，即可使室内温度达25度左右。
上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种石墨烯发热面料，其特征在于，包括：基材、设置在基材上的导电石墨烯油墨层和铜箔导线以及涂覆在所述导电石墨烯油墨层表面的绝缘胶层；
所述基材为绝缘膜，且厚度为30-200微米；
所述导电石墨烯油墨层为石墨烯与导电油墨按照质量比为13-19∶1的比例组成。
2.根据权利要求1所述的石墨烯发热面料，其特征在于，所述绝缘膜的厚度为90微米。
3.一种如权利要求1-2任一所述的石墨烯发热面料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
1)按照质量比分别称取石墨烯与导电油墨进行搅拌混合均匀，得导电石墨烯浆料；
2)将铜箔导线和步骤1)中得到的导电石墨烯浆料同时设置在基材上，在150℃的温度下烘干，得到设置有导电石墨烯油墨层和铜箔导线的基材；
3)将步骤2)中得到的设置有导电石墨烯油墨层和铜箔导线的基材冷却至室温，然后在导电石墨烯油墨层表面涂覆绝缘胶并进行烘干形成绝缘胶层，即得石墨烯发热面料。
4.根据权利要求3所述的石墨烯发热面料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯发热面料的使用电压为5V-36V。
5.根据权利要求3所述的石墨烯发热面料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯发热面料的尺寸包括600mm×600mm以及600mm×1200mm两种，且功率均为216W/片。
6.根据权利要求3所述的石墨烯发热面料的制备方法，其特征在于，所述导电石墨烯油墨层的厚度为20微米，所述绝缘胶层的厚度为20微米。
7.一种如权利要求1-2任一所述的石墨烯发热面料在制备发热墙布中的应用。
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