CN113560144A - 石墨烯立体曲面发热体及其制备方法 - Google Patents

石墨烯立体曲面发热体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113560144A
CN113560144A CN202110893380.6A CN202110893380A CN113560144A CN 113560144 A CN113560144 A CN 113560144A CN 202110893380 A CN202110893380 A CN 202110893380A CN 113560144 A CN113560144 A CN 113560144A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
water
dimensional curved
curved surface
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110893380.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113560144B (zh
Inventor
李磊
潘卓成
潘智军
谭化兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dezhou Aerospace Paramount Graphene Technology Co ltd
Original Assignee
Dezhou Aerospace Paramount Graphene Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dezhou Aerospace Paramount Graphene Technology Co ltd filed Critical Dezhou Aerospace Paramount Graphene Technology Co ltd
Priority to CN202110893380.6A priority Critical patent/CN113560144B/zh
Publication of CN113560144A publication Critical patent/CN113560144A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113560144B publication Critical patent/CN113560144B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0625—Warming the body, e.g. hyperthermia treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/12—Stencil printing; Silk-screen printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/0041—Digital printing on surfaces other than ordinary paper
    • B41M5/0047—Digital printing on surfaces other than ordinary paper by ink-jet printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/025—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein by transferring ink from the master sheet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/025—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein by transferring ink from the master sheet
    • B41M5/03—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein by transferring ink from the master sheet by pressure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/03—Printing inks characterised by features other than the chemical nature of the binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/102—Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions other than those only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/02—Printing inks
    • C09D11/10—Printing inks based on artificial resins
    • C09D11/106—Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D11/107—Printing inks based on artificial resins containing macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from unsaturated acids or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/52—Electrically conductive inks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F7/00—Heating or cooling appliances for medical or therapeutic treatment of the human body
    • A61F2007/0088—Radiating heat
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0658—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used
    • A61N2005/0659—Radiation therapy using light characterised by the wavelength of light used infrared
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Abstract

本发明提供石墨烯立体曲面发热体的制备方法，包括：制备水溶性基膜；制备石墨烯导电油墨；制备石墨烯导电层；水解水溶性基膜：通电加热使水溶性基膜水解，直至石墨烯导电层和电极层浮于水面上；活化石墨烯导电层：用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态；转移石墨烯导电层和电极层到立体曲面基材：石墨烯导电层和电极层转移到立体曲面基材表面；制备石墨烯立体曲面发热体：将立体曲面基材取出水面烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层喷涂绝缘层材料，烘干。本发明还提供石墨烯立体曲面发热体。本发明能够制备石墨烯立体曲面发热体。

Description

石墨烯立体曲面发热体及其制备方法
技术领域
本发明属于加热装置技术领域，具体涉及石墨烯立体曲面发热体及其制备方法。
背景技术
石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ键使石墨烯具有极其优异的力学性能和结构刚性。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至超过钻石。在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，使石墨烯具有良好的导电性。
目前，中国石墨烯产业化的应用方向越来越多，其中，以石墨烯在加热领域的应用市场最为火热。石墨烯在加热领域的应用方向主要包括各种可穿戴式加热理疗护具产品(如护腰、眼罩、护膝、护肘等)和采暖产品(如地暖、墙暖、取暖器等)。石墨烯加热产品的核心部件是内部的石墨烯发热体，石墨烯发热体因为石墨烯本身各种优异的特性，从而具有发热速率快、发热均匀、安全可靠性高、电热辐射转换效率高等优点，并且通电加热时能释放接近于人体的6～14μm远红外光波，具有一定的理疗功能。
现有的石墨烯发热体均是平面结构，生产工艺主要有两种：一是采用石墨烯导电膜与平面薄膜基材(如PET薄膜、PI薄膜)通过热压机进行贴合热压，生产的石墨烯发热体主要应用于可穿戴式加热理疗护具产品；二是采用涂布机在平面基材(如云母板、陶瓷板)上涂布石墨烯导电浆料，生产的石墨烯发热体主要应用于采暖产品。
然而，平面结构的石墨烯发热体也存在很大的缺陷：在可穿戴式加热理疗护具产品应用中，平面结构的石墨烯发热体应用到护肘、护膝、护颈等产品中时，因为这些身体部位都不是平坦的表面，平面结构的石墨烯发热体不能适应这种立体曲面的形状，在用户佩戴时不能贴合身体从而无法均匀热敷；在采暖产品应用中，因为对采暖产品外观的不同设计，有些采暖产品应用户要求需要设计成立体曲面结构，如立体曲面结构的取暖器和加热屏风，平面结构的石墨烯发热体无法满足这种设计要求。
现有的热压和涂布两种工艺，只能生产平面结构的石墨烯发热体，无法用于制备石墨烯立体曲面发热体。
发明内容
针对现有技术存在问题中的一个或多个，本发明提供一种石墨烯立体曲面发热体的制备方法，包括：
制备水溶性基膜；
制备石墨烯导电油墨；
制备石墨烯导电层：通过丝网版印刷将石墨烯导电油墨印刷于水溶性基膜上，将印刷有石墨烯导电油墨的水溶性基膜烘干，待石墨烯导电油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯导电层；制备电极层：采用导电墨水在石墨烯导电层表面打印电极，干燥后形成电极层；
水解水溶性基膜：将印有石墨烯导电层和电极层的水溶性基膜平铺于恒温水槽的水面上，石墨烯导电层朝上，待水溶性基膜在水中延展后，对水槽中的水进行通电加热使水溶性基膜水解，直至石墨烯导电层和电极层浮于水面上；
活化石墨烯导电层：待水溶性基膜完全水解后，用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态；
转移石墨烯导电层和电极层到立体曲面基材：将立体曲面基材置于水槽中，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和电极层转移到立体曲面基材表面；
制备石墨烯立体曲面发热体：石墨烯导电层和电极层完全转移到立体曲面基材表面后，将立体曲面基材取出水面，烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层喷涂绝缘层材料，烘干得到石墨烯立体曲面发热体。
可选地，所述制备水溶性基膜步骤包括：
将10～20重量份的表面活性剂和10～15重量份的淀粉混合搅拌均匀，得到淀粉混合物，优选地，将10～20重量份的表面活性剂和10～15重量份的淀粉在50～150℃下混合搅拌均匀；
准备40～100重量份的去离子水，室温下边搅拌边将淀粉混合物、50～100重量份的聚乙烯醇、30～40重量份的增塑剂、1～50重量份的消泡剂依次加入去离子水中，升温至设定温度，保温设定时间，待聚乙烯醇完全溶解，停止搅拌，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液，优选地，准备40～100重量份的去离子水，室温下边搅拌边将淀粉混合物、50～100重量份的聚乙烯醇、30～40重量份的增塑剂、1～50重量份的消泡剂依次加入去离子水中，加完后开始升温，温度升至60～90℃，保温40～60min，待聚乙烯醇完全溶解，停止搅拌，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液；
将聚乙烯醇溶液用流延法在玻璃板上成膜，烘干，从玻璃板上剥离得到水溶性基膜，优选地，将聚乙烯醇溶液用流延法在玻璃板上成膜，放入60～100℃的烘箱中烘干10～30min，从玻璃板上剥离得到厚度10～100μm的水溶性基膜。
可选地，所述淀粉为未加工淀粉或加工淀粉，所述未加工淀粉包括小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉或米淀粉中至少一种，所述加工淀粉包括醚化淀粉、氧化淀粉或酯化淀粉中至少一种，优选地，所述淀粉为酯化淀粉；或/和
所述表面活性剂为阴离子型、阳离子型或非离子型中的一种或几种组合，优选地，所述表面活性剂为非离子型的表面活性剂；或/和
所述增塑剂为丙三醇、一缩二丙三醇、山梨糖醇、季戊四醇或三羟甲基丙烷中的一种或几种组合，优选地，所述增塑剂为丙三醇和山梨糖醇的混合物，进一步优选地，所述丙三醇和山梨糖醇的质量比为1：0.1～0.5；或/和
所述消泡剂为醇类或脂肪酸类中的一种或两种组合。
可选地，所述聚乙烯醇的聚合度为500～1700，醇解度为87～89％。
可选地，所述制备石墨烯导电油墨的步骤包括：
制备石墨烯分散液：将5～30重量份的石墨烯粉末加入50～100重量份的极性溶剂中，超声波分散，得到石墨烯分散液；
制备树脂混合液：将20～80重量份的耐热酚醛环氧基聚氨酯树脂和5～20重量份的丙烯酸树脂混合搅拌均匀，得到树脂混合液；
制备石墨烯树脂混合液：在搅拌状态下将石墨烯分散液加入到树脂混合液；
制备石墨烯导电油墨：在搅拌状态下将0.1～2重量份的流平剂和0.1～2重量份的消泡剂加入石墨烯树脂混合液，得到石墨烯导电油墨。
可选地，所述制备石墨烯导电油墨的步骤包括：
制备石墨烯分散液：将5～30重量份的石墨烯粉末加入50～100重量份的极性溶剂中，超声波分散，得到石墨烯分散液，所述超声波分散的超声频率为50～100KHz，时间为6～8h，分散液温度控制在25～35℃；
制备树脂混合液：将20～80重量份的耐热酚醛环氧基聚氨酯树脂和5～20重量份的丙烯酸树脂混合搅拌10～30min至均匀，搅拌速度为800～1500r/min；
制备石墨烯树脂混合液：在搅拌状态下缓慢加入石墨烯分散液，搅拌速度为1000～2000r/min，搅拌30～60min；
制备石墨烯导电油墨：加入0.1～2重量份的流平剂和0.1～2重量份的消泡剂，搅拌速度为500～800r/min，搅拌5～10min，最终制备出石墨烯导电油墨。
可选地，所述石墨烯粉末为单层或多层的石墨烯微片，优选地，石墨烯微片的片径为0.5-6μm，厚度为1-10nm，比表面积为20-200m2/g，电导率为8×104-2×105S/m。
可选地，所述极性溶剂包括二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃中的至少一种。
可选地，所述流平剂包括广东三鼎甲新材料SDJ3107、南京镭普化工301、苏州青田新材料DH-4033或广州松毅新材料Z370中的至少一种。
可选地，所述消泡剂为聚合物型消泡剂中的一种或多种的组合。
可选地，所述制备石墨烯导电层的步骤包括：
使用250～300目网格丝网版印刷，将石墨烯导电油墨印刷于水溶性基膜上，将印刷有石墨烯导电油墨的水溶性基膜放入100～120℃的烘箱中烘干10～30min，待石墨烯导电油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯导电层。
可选地，所述制备电极层的步骤包括：
采用导电墨水在石墨烯导电层表面两端打印出电极，打印完成后放入80～150℃的烘箱中烘烤30～60min形成电极层，优选地，所述导电墨水为导电铜漆、纳米银导电墨水或导电银浆中的一种，优选地，采用导电墨水在石墨烯导电层表面通过喷墨打印电极。
可选地，所述水解水溶性基膜的步骤包括：
将印有石墨烯导电层和电极层的水溶性基膜平铺于恒温水槽的水面上，石墨烯导电层朝上，待水溶性基膜在水中充分延展后，对水槽中的水进行通电加热使水溶性基膜水解，直至剩下石墨烯导电层和电极层浮于水面上，优选地，所述水槽中的水处于中性状态，在通电加热后水温保持在40～50℃。
可选地，所述活化石墨烯导电层的步骤包括：
待水溶性基膜完全水解后，用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态，优选地，所述活化剂为以芳香烃为主的有机混合试剂。
可选地，所述转移石墨烯导电层和电极层到立体曲面基材的步骤包括：
将立体曲面基材速度均匀地置于水槽中，将立体曲面基材的表面对准并贴近浮游的石墨烯导电层，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和其表面上的电极层均匀转移到立体曲面基材表面，优选地，所述立体曲面基材的材质为玻璃、陶瓷或耐热塑料中的一种。
可选地，所述制备石墨烯立体曲面发热体的步骤包括：
待石墨烯导电层和电极层完全转移到立体曲面基材表面后，将立体曲面基材取出水面，放入100～120℃的烘箱中烘干10～30min，烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层均匀喷涂一层绝缘层材料，放入70～90℃的烘箱中烘干1～3h，最后得到一种石墨烯立体曲面发热体，优选地，所述绝缘层材料为光油、聚二甲基硅氧烷或硅胶中的一种或多种组合。
根据本发明的另一个方面，提供一种石墨烯立体曲面发热体，包括立体曲面基材、立体曲面基材上的石墨烯导电层以及石墨烯导电层上的电极层。
可选地，还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述石墨烯导电层上，预留出电极层的正负极端子位置。
可选地，所述立体曲面基材的材质为玻璃、陶瓷或耐热塑料中的一种。
可选地，所述绝缘层材料为光油、聚二甲基硅氧烷或硅胶中的一种或多种组合。
本发明石墨烯立体曲面发热体及其制备方法，能够制备出一种石墨烯立体曲面发热体，使得在身体特殊部位使用的时候能够贴合身体、均匀热敷，并且使用在采暖产品中时也可满足产品的立体曲面设计要求。
本发明石墨烯立体曲面发热体的制备方法先将石墨烯导电油墨和导电墨水在水溶性基膜上依次印刷形成石墨烯导电层和电极层，然后将水溶性基膜平铺于40～50℃的温水中，待基膜完全水解后，向浮于水面的石墨烯导电层表面均匀喷涂活化剂，使得石墨烯导电层处于游离的油墨状态，再将立体曲面基材放入水中，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和其表面上的电极层均匀转移到立体曲面基材表面，最后向基材表面喷涂一层绝缘层材料，制备出一种石墨烯立体曲面发热体。
所述水溶性基膜制备的主要原料是聚乙烯醇和可溶于水的淀粉，聚乙烯醇在40～50℃的温水中可以迅速水解。
所述石墨烯导电油墨的制备方法是将预制的石墨烯分散液加入到耐热酚醛环氧基聚氨酯树脂和丙烯酸树脂的混合树脂中搅拌均匀得到，这种方法可以将石墨烯均匀分散在混合树脂体系中，由此印刷的石墨烯导电层方阻均匀性更高，进而最终制备出的发热体表面温度更加均匀。此外，石墨烯导电油墨使用的树脂是非交联固化型树脂且不溶于水，这样给石墨烯导电层带来活化后转移到立体曲面基材表面的能力。
本发明所述石墨烯立体曲面发热体及其制备方法，制备出的石墨烯立体曲面发热体发热性能优越，发热均匀性好。石墨烯立体曲面发热体通电发热时表面最高温度与最低温度的温差在3℃以下，平面结构的石墨烯发热体通电发热时表面最高温度与最低温度的温差在5℃以上。
本发明所述的石墨烯立体曲面发热体用于人体某些特殊部位，如：肘部、膝部、颈部的热敷理疗，达到发热体适应身体特殊部位相应的曲面形状，贴合身体表面达到均匀热敷的作用。本发明所述的石墨烯立体曲面发热体使用在采暖产品中时也可满足产品的立体曲面设计要求，可提升采暖产品外观设计的多样化。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明所述石墨烯立体曲面发热体的示意图；
图2是本发明所述石墨烯立体曲面发热体的制备方法的流程图的示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明所述石墨烯立体曲面发热体的示意图，如图1所示，石墨烯立体曲面发热体包括立体曲面基材1、立体曲面基材上的石墨烯导电层3以及石墨烯导电层上的电极层2。
图2是本发明所述石墨烯立体曲面发热体的制备方法的流程图的示意图，如图2所示，所述制备方法包括：
步骤S1，制备水溶性基膜；
步骤S2，制备石墨烯导电油墨；
步骤S3，制备石墨烯导电层：通过丝网版印刷将石墨烯导电油墨印刷于水溶性基膜上，将印刷有石墨烯导电油墨的水溶性基膜烘干，待石墨烯导电油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯导电层；制备电极层：采用导电墨水在石墨烯导电层表面打印电极，干燥后形成电极层；
步骤S4，水解水溶性基膜：将印有石墨烯导电层和电极层的水溶性基膜平铺于恒温水槽的水面上，石墨烯导电层朝上，待水溶性基膜在水中延展后，对水槽中的水进行通电加热使水溶性基膜水解，直至石墨烯导电层和电极层浮于水面上；
步骤S5，活化石墨烯导电层：待水溶性基膜完全水解后，用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态；
步骤S6，转移石墨烯导电层和电极层到立体曲面基材：将立体曲面基材置于水槽中，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和电极层转移到立体曲面基材表面；
步骤S7，制备石墨烯立体曲面发热体：石墨烯导电层和电极层完全转移到立体曲面基材表面后，将立体曲面基材取出水面，烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层喷涂绝缘层材料，烘干得到石墨烯立体曲面发热体。
步骤S1包括：
S11，将10～20重量份的表面活性剂和10～15重量份的淀粉在50～150℃下混合搅拌均匀，得到淀粉混合物；
S12，准备40～100重量份的去离子水，室温下边搅拌边将淀粉混合物、50～100重量份的聚乙烯醇、30～40重量份的增塑剂、1～50重量份的消泡剂依次加入去离子水中，加完后开始升温，温度升至60～90℃，保温40～60min，待聚乙烯醇完全溶解，停止搅拌，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液；
S13，将聚乙烯醇溶液用流延法在玻璃板上成膜，放入60～100℃的烘箱中烘干10～30min，从玻璃板上剥离得到厚度10～100μm的水溶性基膜。
所述淀粉可以是小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉、米淀粉等未加工淀粉，也可以是醚化淀粉、氧化淀粉、酯化淀粉等加工淀粉。优选酯化淀粉，在获得了较低的伸长率的情况下，还可使得水溶性基膜在横向与纵向上获得几乎一致的伸长率。
所述表面活性剂可以是阴离子型、阳离子型、非离子型中的一种或几种组合。优选非离子型表面活性剂，非离子型表面活性剂可以更有效地对水溶性基膜与水的接触界面进行改性，使两者的表面张力减小，表面性能得到改善。
所述增塑剂可以是丙三醇、一缩二丙三醇、山梨糖醇、季戊四醇、三羟甲基丙烷中的一种或几种组合。增塑剂是为了提高水溶性基膜的柔韧性，为了与非离子型表面活性剂相配合，提高二者的协同，获得强度更高的水溶性基膜，优选丙三醇和山梨糖醇的混合物，所述丙三醇和山梨糖醇的质量比为1：0.1～0.5。
所述消泡剂可以是醇类或脂肪酸类中的一种或两种组合。
所述聚乙烯醇的聚合度为500～1700，醇解度为87～89％。
步骤S2包括：
S21，将5～30重量份的石墨烯粉末加入50～100重量份的极性溶剂中，超声波分散，得到石墨烯分散液；所述超声波分散的超声频率为50～100KHz，时间为6～8h，分散液温度控制在25～35℃；
S22，将20～80重量份的耐热酚醛环氧基聚氨酯树脂和5～20重量份的丙烯酸树脂混合搅拌10～30min至均匀，搅拌速度为800～1500r/min；
S23，在搅拌状态下缓慢加入石墨烯分散液，搅拌速度为1000～2000r/min，搅拌30～60min；
S24，加入0.1～2重量份的流平剂和0.1～2重量份的消泡剂，搅拌速度为500～800r/min，搅拌5～10min，最终制备出石墨烯导电油墨。
所述石墨烯粉末为单层或多层的石墨烯微片，石墨烯微片的片径为0.5-6μm，厚度为1-10nm，比表面积为20-200m2/g，电导率为8×104-2×105S/m。
所述极性溶剂可以是二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃中的任意一种。
所述流平剂可以是广东三鼎甲新材料SDJ3107、南京镭普化工301、苏州青田新材料DH-4033、广州松毅新材料Z370中的一种。
所述消泡剂可以是聚合物型消泡剂中的一种或两种以上的组合。
步骤S3包括：使用250～300目网格丝网版印刷，将石墨烯导电油墨印刷于水溶性基膜上。将印刷有石墨烯导电油墨的水溶性基膜放入100～120℃的烘箱中烘干10～30min，待石墨烯导电油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯导电层。采用导电墨水在石墨烯导电层表面两端打印出电极，打印完成后放入80～150℃的烘箱中烘烤30～60min形成电极层。所述导电墨水可以是导电铜漆、纳米银导电墨水、导电银浆中的一种，是常用的市售产品。电路打印优选采用喷墨打印技术。
步骤S4包括：将印有石墨烯导电层和电极层的水溶性基膜平铺于恒温水槽的水面上，石墨烯导电层朝上，待水溶性基膜在水中充分延展后，对水槽中的水进行通电加热使水溶性基膜迅速水解，直至剩下石墨烯导电层和电极层浮于水面上。所述水槽中的水处于中性状态，在通电加热后水温保持在40～50℃。
步骤S5包括：待水溶性基膜完全水解后，用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态。所述活化剂是一种以芳香烃为主的有机混合试剂，能够迅速溶解并活化石墨烯导电层，使其处于游离状态，但不会损坏石墨烯导电层，石墨烯导电层基本不变形，不会出现流散。
步骤S6包括：将立体曲面基材缓慢且速度均匀地置于水槽中，并将其表面对准并贴近浮游的石墨烯导电层，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和其表面上的电极层均匀转移到立体曲面基材表面。所述立体曲面基材的材质可以是玻璃、陶瓷、耐热塑料中的一种。
步骤S7包括：待完全转移成功后，将立体曲面基材小心地取出水面，放入100～120℃的烘箱中烘干10～30min。烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层均匀喷涂一层绝缘层材料，放入70～90℃的烘箱中烘干1～3h，最后得到一种石墨烯立体曲面发热体。所述绝缘层材料可以是光油、聚二甲基硅氧烷、硅胶中的一种或多种组合。
实施例1
石墨烯立体曲面发热体的制备方法包括：
S1，制备水溶性基膜：
S11，将12重量份的非离子型表面活性剂和15重量份的酯化淀粉在100℃下混合搅拌均匀，得到淀粉混合物；
S12，准备90重量份的去离子水，室温下边搅拌边将淀粉混合物、96重量份的聚乙烯醇、35重量份的丙三醇和山梨糖醇的混合物(丙三醇和山梨糖醇的质量比为1：0.3)、10重量份的醇类消泡剂依次加入去离子水中，加完后开始升温，温度升至85℃，保温60min，待聚乙烯醇完全溶解，停止搅拌，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液；
S13，将聚乙烯醇溶液用流延法在玻璃板上成膜，放入80℃的烘箱中烘干30min，从玻璃板上剥离得到厚度75μm的水溶性基膜。
S2，制备石墨烯导电油墨
S21，将10重量份的石墨烯粉末加入60重量份的N,N-二甲基甲酰胺中，超声波分散，得到石墨烯分散液，超声波分散的超声频率为75KHz，时间为6.5h，分散液温度控制在25℃；
S22，将75重量份的耐热酚醛环氧基聚氨酯树脂和18重量份的丙烯酸树脂混合搅拌15min至均匀，搅拌速度为1000r/min；
S23，在搅拌状态下缓慢加入石墨烯分散液，搅拌速度为1200r/min，搅拌40min；
S24，加入1重量份的南京镭普化工301流平剂和1重量份的聚合物型消泡剂，搅拌速度为750r/min，搅拌10min，最终制备出石墨烯导电油墨。
S3，使用250目网格丝网版印刷，将石墨烯导电油墨印刷于尺寸60cm×50cm的水溶性基膜上(从S1制备的基膜上裁切)，油墨印刷尺寸50cm×40cm。将印刷有石墨烯导电油墨的水溶性基膜放入100℃的烘箱中烘干20min，待石墨烯导电油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯导电层；采用纳米银导电墨水在石墨烯导电层表面两端打印出宽度2cm的电极，两端电极之间的距离是40cm，电极打印完成后放入120℃的烘箱中烘烤35min形成电极层。
S4，将印有石墨烯导电层和电极层的水溶性基膜平铺于恒温水槽的水面上，石墨烯导电层朝上，待水溶性基膜在水中充分延展后，对水槽中的水进行通电加热使水溶性基膜迅速水解，直至剩下石墨烯导电层和电极层浮于水面上。
S5，待水溶性基膜完全水解后，用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态。
S6，将立体曲面基材缓慢且速度均匀地置于水槽中，并将其表面对准并贴近浮游的石墨烯导电层，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和其表面上的电极层均匀转移到陶瓷材质的立体曲面基材表面。
S7，待完全转移成功后，将立体曲面基材小心地取出水面，放入110℃的烘箱中烘干30min。烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层均匀喷涂一层硅胶材料，放入80℃的烘箱中烘干2h，最后得到一种应用于采暖产品的石墨烯立体曲面发热体。
上述石墨烯立体曲面发热体应用于采暖产品。
实施例2
石墨烯立体曲面发热体的制备方法包括：
S1，制备水溶性基膜：
S11，将12重量份的非离子型表面活性剂和15重量份的酯化淀粉在100℃下混合搅拌均匀，得到淀粉混合物；
S12，准备90重量份的去离子水，室温下边搅拌边将淀粉混合物、96重量份的聚乙烯醇、35重量份的丙三醇和山梨糖醇的混合物(丙三醇和山梨糖醇的质量比为1：0.3)、10重量份的醇类消泡剂依次加入去离子水中，加完后开始升温，温度升至85℃，保温60min，待聚乙烯醇完全溶解，停止搅拌，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液；
S13，将聚乙烯醇溶液用流延法在玻璃板上成膜，放入80℃的烘箱中烘干30min，从玻璃板上剥离得到厚度75μm的水溶性基膜。
S2，制备石墨烯导电油墨：
S21，将18重量份的石墨烯粉末加入85重量份的N,N-二甲基甲酰胺中，超声波分散，得到石墨烯分散液，超声波分散的超声频率为100KHz，时间为8h，分散液温度控制在30℃；
S22，将50重量份的耐热酚醛环氧基聚氨酯树脂和15重量份的丙烯酸树脂混合搅拌20min至均匀，搅拌速度为1200r/min；
S23，在搅拌状态下缓慢加入石墨烯分散液，搅拌速度为2000r/min，搅拌30min；
S24，加入1.5重量份的南京镭普化工301流平剂和1重量份的聚合物型消泡剂，搅拌速度为800r/min，搅拌10min，最终制备出石墨烯导电油墨。
S3，使用250目网格丝网版印刷，将石墨烯导电油墨印刷于尺寸17cm×8cm的水溶性基膜上(从S1制备的基膜上裁切)，油墨印刷尺寸16.5cm×7.5cm。将印刷有石墨烯导电油墨的水溶性基膜放入100℃的烘箱中烘干20min，待石墨烯导电油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯导电层。采用导电银浆在石墨烯导电层表面两端打印出宽度2mm的电极，两端电极之间的距离是6.5cm，打印完成后放入100℃的烘箱中烘烤30min形成电极层。
S4，将印有石墨烯导电层和电极层的水溶性基膜平铺于恒温水槽的水面上，石墨烯导电层朝上，待水溶性基膜在水中充分延展后，对水槽中的水进行通电加热使水溶性基膜迅速水解，直至剩下石墨烯导电层和电极层浮于水面上。
S5，待水溶性基膜完全水解后，用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态。
S6，将立体曲面基材缓慢且速度均匀地置于水槽中，并将其表面对准并贴近浮游的石墨烯导电层，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和其表面上的电极层均匀转移到耐热塑料材质的立体曲面基材表面。
S7，待完全转移成功后，将立体曲面基材小心地取出水面，放入100℃的烘箱中烘干20min。烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层均匀喷涂一层光油材料，放入80℃的烘箱中烘干1h，最后得到一种应用于可穿戴式加热理疗护具产品的石墨烯立体曲面发热体。
上述石墨烯立体曲面发热体应用于可穿戴是加热理疗护具。
在室温25℃、无风的环境下，实施例1的石墨烯立体曲面发热体连接220V的电源，实施例2石墨烯立体曲面发热体连接5V的电源，使用红外热成像仪测试发热体在工作10min稳定后不同点位的温度情况，以判断发热体表面温度均匀性。测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0003196864130000171
实施例1是应用于采暖产品的石墨烯立体曲面发热体，实施例2是应用于可穿戴式加热理疗护具产品的石墨烯立体曲面发热体。由于采暖产品发热体比护具产品发热体的发热温度高的多，虽然两种发热体的石墨烯导电层方阻均匀性基本一致，但是体现在发热体温度上，发热温度高的发热体温差相对大一点。实施例1和实施例2为石墨烯立体曲面发热体，通电发热时表面最高温度与最低温度的温差在3℃以下。对比例1和对比例2为平面发热体，通电发热时表面最高温度与最低温度的温差大于5℃。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种石墨烯立体曲面发热体的制备方法，其特征在于，包括：
制备水溶性基膜；
制备石墨烯导电油墨；
制备石墨烯导电层：通过丝网版印刷将石墨烯导电油墨印刷于水溶性基膜上，将印刷有石墨烯导电油墨的水溶性基膜烘干，待石墨烯导电油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯导电层；制备电极层：采用导电墨水在石墨烯导电层表面打印电极，干燥后形成电极层；
水解水溶性基膜：将印有石墨烯导电层和电极层的水溶性基膜平铺于恒温水槽的水面上，石墨烯导电层朝上，待水溶性基膜在水中延展后，对水槽中的水进行通电加热使水溶性基膜水解，直至石墨烯导电层和电极层浮于水面上；
活化石墨烯导电层：待水溶性基膜完全水解后，用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态；
转移石墨烯导电层和电极层到立体曲面基材：将立体曲面基材置于水槽中，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和电极层转移到立体曲面基材表面；
制备石墨烯立体曲面发热体：石墨烯导电层和电极层完全转移到立体曲面基材表面后，将立体曲面基材取出水面，烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层喷涂绝缘层材料，烘干得到石墨烯立体曲面发热体。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备水溶性基膜步骤包括：
将10～20重量份的表面活性剂和10～15重量份的淀粉混合搅拌均匀，得到淀粉混合物，优选地，将10～20重量份的表面活性剂和10～15重量份的淀粉在50～150℃下混合搅拌均匀；
准备40～100重量份的去离子水，室温下边搅拌边将淀粉混合物、50～100重量份的聚乙烯醇、30～40重量份的增塑剂、1～50重量份的消泡剂依次加入去离子水中，升温至设定温度，保温设定时间，待聚乙烯醇完全溶解，停止搅拌，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液，优选地，准备40～100重量份的去离子水，室温下边搅拌边将淀粉混合物、50～100重量份的聚乙烯醇、30～40重量份的增塑剂、1～50重量份的消泡剂依次加入去离子水中，加完后开始升温，温度升至60～90℃，保温40～60min，待聚乙烯醇完全溶解，停止搅拌，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液；
将聚乙烯醇溶液用流延法在玻璃板上成膜，烘干，从玻璃板上剥离得到水溶性基膜，优选地，将聚乙烯醇溶液用流延法在玻璃板上成膜，放入60～100℃的烘箱中烘干10～30min，从玻璃板上剥离得到厚度10～100μm的水溶性基膜。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉为未加工淀粉或加工淀粉，所述未加工淀粉包括小麦淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉或米淀粉中至少一种，所述加工淀粉包括醚化淀粉、氧化淀粉或酯化淀粉中至少一种，优选地，所述淀粉为酯化淀粉；或/和
所述表面活性剂为阴离子型、阳离子型或非离子型中的一种或几种组合，优选地，所述表面活性剂为非离子型的表面活性剂；或/和
所述增塑剂为丙三醇、一缩二丙三醇、山梨糖醇、季戊四醇或三羟甲基丙烷中的一种或几种组合，优选地，所述增塑剂为丙三醇和山梨糖醇的混合物，进一步优选地，所述丙三醇和山梨糖醇的质量比为1：0.1～0.5；或/和
所述消泡剂为醇类或脂肪酸类中的一种或两种组合；
优选地，所述聚乙烯醇的聚合度为500～1700，醇解度为87～89％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备石墨烯导电油墨的步骤包括：
制备石墨烯分散液：将5～30重量份的石墨烯粉末加入50～100重量份的极性溶剂中，超声波分散，得到石墨烯分散液；
制备树脂混合液：将20～80重量份的耐热酚醛环氧基聚氨酯树脂和5～20重量份的丙烯酸树脂混合搅拌均匀，得到树脂混合液；
制备石墨烯树脂混合液：在搅拌状态下将石墨烯分散液加入到树脂混合液；
制备石墨烯导电油墨：在搅拌状态下将0.1～2重量份的流平剂和0.1～2重量份的消泡剂加入石墨烯树脂混合液，得到石墨烯导电油墨。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备石墨烯导电油墨的步骤包括：
制备石墨烯分散液：将5～30重量份的石墨烯粉末加入50～100重量份的极性溶剂中，超声波分散，得到石墨烯分散液，所述超声波分散的超声频率为50～100KHz，时间为6～8h，分散液温度控制在25～35℃；
制备树脂混合液：将20～80重量份的耐热酚醛环氧基聚氨酯树脂和5～20重量份的丙烯酸树脂混合搅拌10～30min至均匀，搅拌速度为800～1500r/min；
制备石墨烯树脂混合液：在搅拌状态下缓慢加入石墨烯分散液，搅拌速度为1000～2000r/min，搅拌30～60min；
制备石墨烯导电油墨：加入0.1～2重量份的流平剂和0.1～2重量份的消泡剂，搅拌速度为500～800r/min，搅拌5～10min，最终制备出石墨烯导电油墨。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯粉末为单层或多层的石墨烯微片，优选地，石墨烯微片的片径为0.5-6μm，厚度为1-10nm，比表面积为20-200m2/g，电导率为8×104-2×105S/m；或/和
所述极性溶剂包括二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-甲基吡咯烷酮或四氢呋喃中的至少一种；或/和
所述流平剂包括广东三鼎甲新材料SDJ3107、南京镭普化工301、苏州青田新材料DH-4033或广州松毅新材料Z370中的至少一种；或/和
所述消泡剂为聚合物型消泡剂中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备石墨烯导电层的步骤包括：
使用250～300目网格丝网版印刷，将石墨烯导电油墨印刷于水溶性基膜上，将印刷有石墨烯导电油墨的水溶性基膜放入100～120℃的烘箱中烘干10～30min，待石墨烯导电油墨完全固化干燥后，在水溶性基膜上形成石墨烯导电层；
优选地，所述制备电极层的步骤包括：
采用导电墨水在石墨烯导电层表面两端打印出电极，打印完成后放入80～150℃的烘箱中烘烤30～60min形成电极层，优选地，所述导电墨水为导电铜漆、纳米银导电墨水或导电银浆中的一种，优选地，采用导电墨水在石墨烯导电层表面通过喷墨打印电极；
优选地，所述水解水溶性基膜的步骤包括：
将印有石墨烯导电层和电极层的水溶性基膜平铺于恒温水槽的水面上，石墨烯导电层朝上，待水溶性基膜在水中充分延展后，对水槽中的水进行通电加热使水溶性基膜水解，直至剩下石墨烯导电层和电极层浮于水面上，优选地，所述水槽中的水处于中性状态，在通电加热后水温保持在40～50℃；
优选地，所述活化石墨烯导电层的步骤包括：
待水溶性基膜完全水解后，用活化剂在石墨烯导电层表面均匀地喷涂，使石墨烯导电层溶解并活化成油墨状态，优选地，所述活化剂为以芳香烃为主的有机混合试剂；
优选地，所述转移石墨烯导电层和电极层到立体曲面基材的步骤包括：
将立体曲面基材速度均匀地置于水槽中，将立体曲面基材的表面对准并贴近浮游的石墨烯导电层，利用水的压力和油墨状态下石墨烯导电层的束聚力，使得石墨烯导电层和其表面上的电极层均匀转移到立体曲面基材表面，优选地，所述立体曲面基材的材质为玻璃、陶瓷或耐热塑料中的一种；
优选地，所述制备石墨烯立体曲面发热体的步骤包括：
待石墨烯导电层和电极层完全转移到立体曲面基材表面后，将立体曲面基材取出水面，放入100～120℃的烘箱中烘干10～30min，烘干后，向立体曲面基材表面的石墨烯导电层均匀喷涂一层绝缘层材料，放入70～90℃的烘箱中烘干1～3h，最后得到一种石墨烯立体曲面发热体，优选地，所述绝缘层材料为光油、聚二甲基硅氧烷或硅胶中的一种或多种组合。
8.一种利用权利要求1-7任一所述制备方法得到的石墨烯立体曲面发热体，其特征在于，包括立体曲面基材、立体曲面基材上的石墨烯导电层以及石墨烯导电层上的电极层。
9.根据权利要求8所述的石墨烯立体曲面发热体，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述石墨烯导电层上，预留出电极层的正负极端子位置。
10.根据权利要求9所述的石墨烯立体曲面发热体，其特征在于，所述立体曲面基材的材质为玻璃、陶瓷或耐热塑料中的一种；或/和
所述绝缘层材料为光油、聚二甲基硅氧烷或硅胶中的一种或多种组合。
CN202110893380.6A 2021-08-04 2021-08-04 石墨烯立体曲面发热体及其制备方法 Active CN113560144B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110893380.6A CN113560144B (zh) 2021-08-04 2021-08-04 石墨烯立体曲面发热体及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110893380.6A CN113560144B (zh) 2021-08-04 2021-08-04 石墨烯立体曲面发热体及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113560144A true CN113560144A (zh) 2021-10-29
CN113560144B CN113560144B (zh) 2023-08-18

Family

ID=78170454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110893380.6A Active CN113560144B (zh) 2021-08-04 2021-08-04 石墨烯立体曲面发热体及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113560144B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115651450A (zh) * 2022-11-09 2023-01-31 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 导电填料、导电油墨、曲面发热体、制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101014466A (zh) * 2004-09-10 2007-08-08 株式会社秀峰 向曲面印刷的方法以及以该方法获得的印刷曲面体
CN103113786A (zh) * 2013-03-07 2013-05-22 苏州牛剑新材料有限公司 一种石墨烯导电油墨及其制备方法
CN104149511A (zh) * 2014-06-27 2014-11-19 桐城市福润包装材料有限公司 一种水转印印刷技术
CN106998597A (zh) * 2017-03-20 2017-08-01 北京旭碳新材料科技有限公司 电加热结构和装置及其制备方法
CN107915220A (zh) * 2017-11-17 2018-04-17 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种气液界面分离法转移石墨烯图案化薄膜的方法
CN110769530A (zh) * 2019-11-21 2020-02-07 天津北方烯旺材料科技有限公司 导电纤维材料电极耐高压石墨烯发热膜及其制备方法
CN111154208A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 江门市福生科技有限公司 一种聚乙烯醇水溶性薄膜及其应用
CN111657961A (zh) * 2020-07-03 2020-09-15 北京印刷学院 一种在皮肤上制备超表面用于血糖检测的方法
CN112893059A (zh) * 2021-01-22 2021-06-04 江苏江南烯元石墨烯科技有限公司 一种增强石墨烯发热涂层与基材粘合力的方法
CN113080977A (zh) * 2021-03-25 2021-07-09 山东科技大学 一种柔性电极的制备方法、柔性电极以及所述电极的使用方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101014466A (zh) * 2004-09-10 2007-08-08 株式会社秀峰 向曲面印刷的方法以及以该方法获得的印刷曲面体
CN103113786A (zh) * 2013-03-07 2013-05-22 苏州牛剑新材料有限公司 一种石墨烯导电油墨及其制备方法
CN104149511A (zh) * 2014-06-27 2014-11-19 桐城市福润包装材料有限公司 一种水转印印刷技术
CN106998597A (zh) * 2017-03-20 2017-08-01 北京旭碳新材料科技有限公司 电加热结构和装置及其制备方法
CN107915220A (zh) * 2017-11-17 2018-04-17 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种气液界面分离法转移石墨烯图案化薄膜的方法
CN110769530A (zh) * 2019-11-21 2020-02-07 天津北方烯旺材料科技有限公司 导电纤维材料电极耐高压石墨烯发热膜及其制备方法
CN111154208A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 江门市福生科技有限公司 一种聚乙烯醇水溶性薄膜及其应用
CN111657961A (zh) * 2020-07-03 2020-09-15 北京印刷学院 一种在皮肤上制备超表面用于血糖检测的方法
CN112893059A (zh) * 2021-01-22 2021-06-04 江苏江南烯元石墨烯科技有限公司 一种增强石墨烯发热涂层与基材粘合力的方法
CN113080977A (zh) * 2021-03-25 2021-07-09 山东科技大学 一种柔性电极的制备方法、柔性电极以及所述电极的使用方法

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
强亮等: "《新型功能材料制备技术与分析表征方法》", 30 September 2017, 哈尔滨工业大学出版社 *
林璟: "耐热性聚氨酯复合树脂的制备及其在IMD油墨中的应用", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（博士）》 *
梁明昌: "《注塑成型实用技术》", 31 January 2010, 辽宁科学技术出版社 *
王展: "《工业产品设计初步》", 国防工业出版社 *
辛智青等: "《印刷制造原理与技术》", 31 July 2019, 文化发展出版社 *
魏宸官: "《电流变技术》", 30 March 2000, 北京理工大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115651450A (zh) * 2022-11-09 2023-01-31 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 导电填料、导电油墨、曲面发热体、制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113560144B (zh) 2023-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN206585770U (zh) 一种石墨烯柔性电加热膜
CN104087186A (zh) 一种导热胶带及其制备方法
CN113560144A (zh) 石墨烯立体曲面发热体及其制备方法
CN104952551A (zh) 一种柔性衬底纳米银线透明导电薄膜的制备方法及设备
JP2012516015A (ja) 発熱体およびその製造方法
CN101784137A (zh) 软性电热装置及其制造方法
CN110903704A (zh) 一种导电油墨及其制备方法、电热膜
CN106671501A (zh) 一种高耐热性石墨膜金属复合材料及其制备方法
CN110290607A (zh) 一种加热膜的制备工艺
CN102627856B (zh) 高剥离强度柔性电路板的聚酰亚胺薄膜、制备方法及其电路板
CN110241613A (zh) 一种柔性超薄高导热电磁屏蔽薄膜及其制备方法
CN109462900B (zh) 一种高温石墨烯加热板及其制备方法
CN110343419B (zh) 一种高导热绝缘聚酰亚胺油墨及其制备方法
CN108517050A (zh) 一种高强度纤维素导电膜的制备方法
CN107611209B (zh) 一种太阳能电池背板及其生产方法
CN115651450A (zh) 导电填料、导电油墨、曲面发热体、制备方法
CN107471783A (zh) 一种热压缓冲片及其制备方法
EP3917280B1 (en) Embedded composite heating element
CN111730923A (zh) 一种石墨烯层状复合地暖板的制备方法
CN112831245A (zh) 一种石墨烯碳纳米管导热浆料及其制备方法
TWM613391U (zh) 電子產品撓性發熱薄膜
CN213783621U (zh) 电子产品柔性发热薄膜
CN110561852A (zh) 一种可弯折型立体结构铝基覆铜板及制备工艺
CN112543519A (zh) 一种石墨烯多层线路板发热芯片及其制备方法
CN113881214B (zh) 一种高导电石墨烯/聚合物复合材料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant