CN114350000A - 一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，用于解决现有的石墨烯电发热产品的导电性差以及导电性能不稳定的技术问题。本发明实施例包括以下步骤：S1、将导电剂，分散剂，流平剂，润湿剂，消泡剂和导电炭黑进行混合，经过高速分散和研磨处理后，得到导电浆料；S2、在硅树脂中加入催化剂，加热反应预设时间后，然后冷却至至室温25℃；S3、将石墨烯、硅树脂以及导电浆料按照预设混合比例进行搅拌混合，经过经过高速分散后，得到电发热浆料；S4、准备硅胶片，将电发热浆料涂覆于硅胶片的表面，然后将电发热浆料进行加热干燥，使得硅胶片的表面形成石墨烯电发热膜，从而得到石墨烯电发热硅胶片。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯电发热技术领域，尤其涉及一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，具有独特的二维纳米结构，具有电子传输速率高、导电性好、热导率高等优点，是目前已知的最薄却最坚硬、导电导热性能最好的纳米材料，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都有很好的应用前景。
近几年，研究人员逐渐将发展方向倾向于石墨烯发热材料。石墨烯发热材料不仅电-热转换率高、节能、安全，而且石墨烯电发热膜产生的热量通过远红外的方式散发出来对人体起到理疗保健作用。现有很多理疗保健产品都带有石墨烯电发热膜，例如护膝、理疗床垫等等，但是现有市面上具有石墨烯电发热膜的产品由于导电性差以及导电性能不稳定等缺点，导致用户在使用该类型产品时，时常出现温度下降或者出现温度起伏不定的情况，严重影响用户正常使用该类型产品。
因此，寻找一种能够解决上述技术问题的一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺成为本领域技术人员所研究的重要课题。
发明内容
本发明实施例公开了一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，用于解决现有的石墨烯电发热产品的导电性差以及导电性能不稳定的技术问题。
本发明实施例提供了一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，包括以下步骤：
S1、将导电剂，分散剂，流平剂，润湿剂，消泡剂和导电炭黑进行混合，经过高速分散和研磨处理后，得到导电浆料；
S2、在硅树脂中加入催化剂，加热反应预设时间后，然后冷却至至室温25℃；
S3、将石墨烯、硅树脂以及导电浆料按照预设混合比例进行搅拌混合，经过经过高速分散后，得到电发热浆料；
S4、准备硅胶片，将电发热浆料涂覆于硅胶片的表面，待电发热浆料干燥成膜后，得到石墨烯电发热硅胶片。
可选地，按照质量百分比计，所述导电浆料包括导电炭黑5～55％，导电剂5～20％，分散剂1～15％，流平剂0.11～5％，润湿剂0.11～5％，消泡剂0.11～5％。
可选地，所述步骤S4具体包括：
准备硅胶片，将电发热浆料通过丝印或者刮涂或者喷涂的方式涂覆于硅胶片的表面，并通过烘烤箱将电发热浆料进行干燥，使得硅胶片的表面形成石墨烯电发热膜，从而得到石墨烯电发热硅胶片，其中，烘烤温度为200℃至250℃，烘烤时间为30min至40min。
可选地，所述步骤S3具体包括：
按照石墨烯：硅树脂：导电浆料＝2:7:1的比例，将石墨烯、硅树脂以及导电浆料进行搅拌混合，经过经过高速分散后，得到电发热浆料。
可选地，所述步骤S2具体包括：
在硅树脂中加入催化剂，在100℃至150℃条件下进行加热反应30min至60min，然后冷却至至室温25℃。
可选地，所述催化剂为氯化氢。
可选地，所述分散剂包括羧酸基纤维素、聚乙二醇、醋酸基纤维素中的一种或多种。
可选地，所述流平剂包括二乙二醇乙醚醋酸酯、异氟尔酮、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种。
可选地，所述导电剂包括导电石墨粉、乙炔黑、碳纳米管、纳米碳纤维、科琴黑中的一种或多种。
可选地，所述润湿剂包括聚氧乙烯烷基胺、丁基萘磺酸钠、烷基硫酸钠中的一种或几种；
所述消泡剂包括脂肪酸类消泡剂、聚氨酯消泡剂、有机氟消泡剂中一种或几种。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本实施例中，硅树脂是带有支链结构的硅氧烷聚物，在催化剂作用下加热反应进一步生成体形高聚物，并且硅树脂中硅氧键的健能比较高和分子结构上的特殊性，使硅树脂有很高的耐热性和优异的电气性能。通过将硅树脂与导电浆料以及石墨烯进行混合，使得石墨烯能够穿插在硅树脂交联聚合时所形成的三维结构中，硅树脂发生形变时，石墨烯所形成的导电通路也随之变化，不会形成短路或断路，确保了石墨烯电发热膜的导电稳定性，并且利用石墨烯和导电浆料搭配使用，使得石墨烯电发热膜所形成的导电通路内阻更低，导电性能更好，导电率更高，继而使得石墨烯电发热硅胶片的发热性能更好更加稳定，满足用户的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例中提供的一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，用于解决现有的石墨烯电发热产品的导电性差以及导电性能不稳定的技术问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本实施例中提供的一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，包括以下步骤：
S1、将导电剂，分散剂，流平剂，润湿剂，消泡剂和导电炭黑进行混合，经过高速分散和研磨处理后，得到导电浆料；
S2、在硅树脂中加入催化剂，加热反应预设时间后，然后冷却至至室温25℃；
S3、将石墨烯、硅树脂以及导电浆料按照预设混合比例进行搅拌混合，经过经过高速分散后，得到电发热浆料；
S4、准备硅胶片，将电发热浆料涂覆于硅胶片的表面，然后将电发热浆料进行加热干燥，使得硅胶片的表面形成石墨烯电发热膜，从而得到石墨烯电发热硅胶片。
本实施例中，硅树脂是带有支链结构的硅氧烷聚物，在催化剂作用下加热反应进一步生成体形高聚物，并且硅树脂中硅氧键的健能比较高和分子结构上的特殊性，使硅树脂有很高的耐热性和优异的电气性能。通过将硅树脂与导电浆料以及石墨烯进行混合，使得石墨烯能够穿插在硅树脂交联聚合时所形成的三维结构中，硅树脂发生形变时，石墨烯所形成的导电通路也随之变化，不会形成短路或断路，确保了石墨烯电发热膜的导电稳定性，并且利用石墨烯和导电浆料复配使用，使得石墨烯电发热膜所形成的导电通路内阻更低，导电性能更好，导电率更高，继而使得石墨烯电发热硅胶片的发热性能更好更加稳定，满足用户的需求。
进一步地，所述步骤S1具体包括：
将导电剂，分散剂，流平剂，润湿剂，消泡剂和导电炭黑进行混合，经过高速分散机进行高速分散和研磨机进行研磨处理后，得到导电浆料；
需要说明的是，高速分散机的速率为1000～2000r/min，处理时间为30min至40min；研磨机的速率为2500r/min，处理时间为20min至30min。
进一步地，按照质量百分比计，所述导电浆料包括导电炭黑5～55％，导电剂5～20％，分散剂1～15％，流平剂0.11～5％，润湿剂0.11～5％，消泡剂0.11～5％。
进一步地，所述步骤S4具体包括：
准备硅胶片，将电发热浆料通过丝印或者刮涂或者喷涂的方式涂覆于硅胶片的表面，并通过烘烤箱将电发热浆料进行干燥，使得硅胶片的表面形成石墨烯电发热膜，从而得到石墨烯电发热硅胶片，其中，烘烤温度为200℃至250℃，烘烤时间为30min至40min。
具体地，通过上述工艺所形成的石墨烯电发热硅胶片中石墨烯电发热膜的厚度为0.2至0.3mm，硅胶片的厚度为0.2至1.5mm。
需要说明的是，导电发热浆料可以通过丝印或者刮涂或者喷涂的方式涂覆于硅胶片的表面，以刮涂方式为例，可通过刮刀涂布机将导电发热浆料涂布在硅胶片的表面。另外，硅树脂在硅胶上面有较好的附着力，因此，石墨烯电发热膜在长时间使用后也不容易发生龟裂、剥落。
进一步地，所述步骤S3具体包括：
按照石墨烯：硅树脂：导电浆料＝2:7:1的比例，将石墨烯、硅树脂以及导电浆料进行搅拌混合，经过经过高速分散后，得到电发热浆料。
需要说明的是，上述步骤中，通过高速分散机将石墨烯、硅树脂以及导电浆料进行高速分散，高速分散机的速率为1000～2000r/min，处理时间为30min至40min。
另外，上述石墨烯：硅树脂：导电浆料的比例可根据实际情况进行调整，石墨烯：硅树脂：导电浆料＝2:7:1为本实施例中的优选混合比例。
进一步地，所述步骤S2具体包括：
在硅树脂中加入催化剂，在100℃至150℃条件下进行加热反应30min至60min，然后冷却至至室温25℃；
所述催化剂为氯化氢。
需要说明的是，硅树脂是带有支链结构的硅氧烷聚物，在催化剂作用下加热反应进一步生成体形高聚物，并且硅树脂中硅氧键的健能比较高和分子结构上的特殊性，使硅树脂有很高的耐热性和优异的电气性能。
进一步地，所述分散剂包括羧酸基纤维素、聚乙二醇、醋酸基纤维素中的一种或多种。
需要说明的是，分散剂能够减少导电浆料完成分散过程所需要的时间和能量，实际生产人员可根据需求选择合适类型的分散剂。
进一步地，所述流平剂包括二乙二醇乙醚醋酸酯、异氟尔酮、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种。
需要说明的是，流平剂能有效降低导电浆料的表面张力，提高其流平性和均匀性，实际生产人员可根据需求选择合适类型的流平剂。
进一步地，所述导电剂包括导电石墨粉、乙炔黑、碳纳米管、纳米碳纤维、科琴黑中的一种或多种。
需要说明的是，导电剂能够提升导电浆料的导电性能，利用导电浆料和石墨烯搭配使用，使得石墨烯电发热膜所形成的导电通路内阻更低，导电性能更好，导电率更高，继而使得石墨烯电发热硅胶片的发热性能更好更加稳定，满足用户的需求；
实际生产人员可根据需求选择合适类型的导电剂。
进一步地，所述润湿剂包括聚氧乙烯烷基胺、丁基萘磺酸钠、烷基硫酸钠中的一种或几种；
需要说明的是，润湿剂是通过降低其表面张力，能使物料更易被水浸湿的表面活性剂，实际生产人员可根据需求选择合适类型的润湿剂。
所述消泡剂包括脂肪酸类消泡剂、聚氨酯消泡剂、有机氟消泡剂中一种或几种。
需要说明的是，消泡剂的作用是抑制导电浆料的泡沫产生，实际生产人员可根基需求选择合适类型的消泡剂。
进一步地，通过本实施例制作工艺得到的石墨烯电发热硅胶片可以应用于手套、衣服、床垫、理疗发热贴、毛毯等等，通过将石墨烯电发热硅胶上的石墨烯电发热膜连接到供电电路路即可实现石墨烯电发热膜发热。
以上对本发明所提供的一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤；
S1、将导电剂，分散剂，流平剂，润湿剂，消泡剂和导电炭黑进行混合，经过高速分散和研磨处理后，得到导电浆料；
S2、在硅树脂中加入催化剂，加热反应预设时间后，然后冷却至至室温25℃；
S3、将石墨烯、硅树脂以及导电浆料按照预设混合比例进行搅拌混合，经过经过高速分散后，得到电发热浆料；
S4、准备硅胶片，将电发热浆料涂覆于硅胶片的表面，然后将电发热浆料进行加热干燥，使得硅胶片的表面形成石墨烯电发热膜，从而得到石墨烯电发热硅胶片。
2.根据权利要求1所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，按照质量百分比计，所述导电浆料包括导电炭黑5～55％，导电剂5～20％，分散剂1～15％，流平剂0.11～5％，润湿剂0.11～5％，消泡剂0.11～5％。
3.根据权利要求1所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
准备硅胶片，将电发热浆料通过丝印或者刮涂或者喷涂的方式涂覆于硅胶片的表面，并通过烘烤箱将电发热浆料进行干燥，使得硅胶片的表面形成石墨烯电发热膜，从而得到石墨烯电发热硅胶片，其中，烘烤温度为200℃至250℃，烘烤时间为30min至40min。
4.根据权利要求1所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
按照石墨烯：硅树脂：导电浆料＝2:7:1的比例，将石墨烯、硅树脂以及导电浆料进行搅拌混合，经过经过高速分散后，得到电发热浆料。
5.根据权利要求1所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
在硅树脂中加入催化剂，在100℃至150℃条件下进行加热反应30min至60min，然后冷却至至室温25℃。
6.根据权利要求5所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，所述催化剂为氯化氢。
7.根据权利要求1所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，所述分散剂包括羧酸基纤维素、聚乙二醇、醋酸基纤维素中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，所述流平剂包括二乙二醇乙醚醋酸酯、异氟尔酮、聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，所述导电剂包括导电石墨粉、乙炔黑、碳纳米管、纳米碳纤维、科琴黑中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的石墨烯电发热硅胶片的制作工艺，其特征在于，所述润湿剂包括聚氧乙烯烷基胺、丁基萘磺酸钠、烷基硫酸钠中的一种或几种；
所述消泡剂包括脂肪酸类消泡剂、聚氨酯消泡剂、有机氟消泡剂中一种或几种。
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