TWI725726B - 石墨烯膠膜及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種石墨烯膠膜的製造方法，其包含後述之步驟：提供塑膠粒以及石墨烯粉末；將石墨烯粉末以重量百分比不大於2wt%混合於塑膠粒之中而成為混合原料；將混合原料加熱熔融為熔融原料；將熔融原料壓成石墨烯膠片；自石墨烯膠片邊緣上的多處向外呈放射狀拉伸而使石墨烯膠片擴張且變薄形成石墨烯膠膜。藉由在混合原料中加入石墨烯以提升石墨烯膠膜的物理特性，其較現有技術更易於製造且應用更廣泛。

Description

石墨烯膠膜及其製造方法

本發明係有關於石墨烯膠膜，特別是一種將石墨烯加入膠膜的石墨烯膠膜的製造方法。

塑膠膜一般質軟故應用範圍有限，視不同的應用需求必需增強塑膠膜的物理特性。以耳機振膜之應用而言，現有技術中，因塑膠膜剛性不足故一般以一紙製支架支撐其外形，定形後再於膠膜表面塗覆塗層以增加剛性，然而因塗層與膠膜的彈性不同，塗覆後再拉伸將致使其各部位的變形量不一致，因此只能在成形後再塗覆，支架組合及塗層塗覆的製程難度皆高，故成本昂貴。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。

本發明提供一種將石墨烯加入膠膜的石墨烯膠膜的製造方法。

本發明提供一種石墨烯膠膜的製造方法，其包含後述之步驟：提供塑膠粒以及石墨烯粉末；將石墨烯粉末以重量百分比不大於2wt%混合於塑膠粒之中而成為混合原料；將混合原料加熱熔融為熔融原料；將熔融原料壓成石墨烯膠片；自石墨烯膠片邊緣上的多處向外呈放射狀拉伸而使石墨烯膠片擴張且變薄形成石墨烯膠膜。

本發明的石墨烯膠膜的製造方法，其混合原料中的該石墨烯粉末之重量百分比介於500~1500ppm之間。

本發明的石墨烯膠膜的製造方法，其石墨烯粉末包含複數石墨烯微片，該熔融原料中的該些石墨烯微片以石墨烯分子的側鏈相互銜接延伸。側鏈較佳地為聚醯胺。石墨烯粉末之中重量百分比95wt%以上的各該石墨烯微片之片徑小於45微米。相互銜接延伸的該些石墨烯微片在該石墨烯膠膜中層疊分布。熔融原料中包含該些塑膠粒塑熔融結合而成的一塑膠載體且該些石墨烯微片混合在該塑膠載體之中。

本發明的石墨烯膠膜的製造方法更包含一步驟：將該石墨烯膠膜置入一模具中塑形。

本發明另提供一種石墨烯膠膜，其包含一塑膠載體以及複數石墨烯微片。塑膠載體呈膜片狀。石墨烯微片相互銜接延伸且在該塑膠載體中層疊分布。

本發明的石墨烯膠膜，其石墨烯微片堆疊少於15層。

本發明在混合原料中加入石墨烯以提升石墨烯膠膜的物理特性，其較現有技術更易於製造且應用更廣泛。

10:振膜

20:支架

30:模具

100:熔融原料

101:石墨烯微片

102:側鏈

110:載體

210:石墨烯膠片

220:石墨烯膠膜

230:振膜

a~f:步驟

圖1係本發明較佳實施例之石墨烯膠膜的製造方法之流程圖。

圖2至圖5係本發明較佳實施例之石墨烯膠膜的製造方法之各步驟示意圖。

圖6係本發明之石墨烯膠膜之中的石墨烯微片分佈示意圖

圖7至圖9係本發明較佳實施例之石墨烯膠膜的製造方法之模塑步驟示意圖

圖10係習知耳機振膜之示意圖。

參閱圖1至圖6，本發明的較佳實施例提供一種石墨烯膠膜的製造方法，其包含後述之步驟。

首先，於步驟a中提供複數塑膠粒以及一石墨烯粉末。塑膠粒可以是尼龍材料(PA66或PA6)、聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)、ABS樹脂(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)、聚醚醚酮(Polyether Ether Ketone,PEEK)、聚醚酮(Polyetherketone,PEK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester,PEN)。石墨烯粉末包含有複數石墨烯微片101，而且該些石墨烯微片101之中重量百分比95wt%以上的各該石墨烯微片101之片徑小於45微米。

接續步驟a，於混煉步驟b中將石墨烯粉末與塑膠粒混煉為一混合原料。具體而言，將石墨烯粉末以重量百分比不大於2wt%加入該些塑膠粒之中並且在常溫下攪拌混而成為混合原料。於本實施例中，混合原料中的石墨烯粉末之重量百分比較佳地介於100~1500ppm之間。

參閱圖1、圖2及圖6，接續步驟b，於熔融步驟c中，將該混合原料加熱熔融為一熔融原料100。具體而言，加熱混合原料使得其中的塑膠粒塑熔融結合而成的一塑膠載體110且石墨烯粉末的石墨烯微片101混合在塑膠載體110之中而成為熔融原料100。熔融原料100中的石墨烯微片101之間以石墨烯分子的側鏈102相互銜接而藉此此延伸。其側鏈102較佳地為聚醯胺(Polyamide；PA)。

參閱圖1、圖3、圖4及圖6接續步驟c，於壓製步驟d中，將該熔融原料100壓成一石墨烯膠片210，而且藉此可使得石墨烯微片101在熔融原料100中呈層疊分佈。

參閱圖1及圖4至圖6接續步驟d，於拉伸步驟e中，自該石墨烯膠片210邊緣上的多處向外呈放射狀拉伸而使該石墨烯膠片210擴張且變薄形成一石墨烯膠膜220，依據需求可以將石墨烯膠膜220拉伸至需求的厚度。而且，相互銜接延伸的該些石墨烯微片101在該石墨烯膠膜220中層疊分布。

參閱圖1及圖7至圖9，較佳地，本發明的石墨烯膠膜的製造方法可以依據使用的需求在接續步驟e之後包含一模塑步驟f。於步驟f中，將石墨烯膠膜220置入一模具30中塑形，於本實施例中，石墨烯膠膜220較佳地可以塑形為碗狀以作為耳機振膜。

參閱圖6，前述的石墨烯膠膜的製造方法製成的石墨烯膠膜220，其包含一塑膠載體110以及複數石墨烯微片101。塑膠載體110呈膜片狀。石墨烯微片101相互銜接延伸且在該塑膠載體110中層疊分布。而且石墨烯微片101較佳地堆疊少於10層。

在混合原料中加入重量百分比500~950ppm的石墨烯以提升膠膜的剛性，其適用於耳機振膜，膠膜剛性振提升使得振膜高頻振動時不易產生共振，故能夠抑制高頻噪音，然而石墨烯含量過高則使得膠膜硬脆不適於耳機之用。再者，如圖10所示的現有技術中，因振膜10剛性不足故一般以一紙製支架 20支撐其外形，定形後再於膠膜表面塗覆塗層以增加剛性，然而因塗層與膠膜的彈性不同，塗覆後再拉伸將致使其各部位的變形量不一致，因此只能在成形後再塗覆，支架20組合及塗層塗覆的製程難度皆高。然而，本發明在混合原料中加入重量百分比500~950ppm的石墨烯使石墨烯膠膜220具有足夠的剛性而能夠如圖7至圖9所示直接以模具30塑形成碗狀的振膜230，因此簡化組裝製程且省略了塗層塗覆的製程，而且振膜230的整體體積也能夠藉此大輻縮減。

此外，本發明的石墨烯膠膜220以添加石墨烯之方式製成，其相較於傳統的塗覆方式能夠適用於更廣泛的應用範圍，依據不同的需求添加不同濃度的石墨烯可以改變膠膜不同的物理特性。因此物理特性不限於前述的剛性，以下分別舉例說明改變光反射率以及改變電容值的應用方式。

石墨烯以不同的層數層疊時對紅外線及紫外線具有不同的反射率，本實施例中以平均層數2~5層為較佳，在混合原料中加入重量百分比900~1000ppm的石墨烯能夠提升膠膜對紅外線及紫外線的反射率而能夠用於隔熱紙。添加少量石墨烯在載體110中堆疊數層即能對紅外線及紫外線具有良好的反射率，且石墨烯透明無色故能夠製作高透光率且隔熱效率良好的隔熱紙。然而石墨烯添加量不足將致使覆蓋不足。

石墨烯具有高電子遷移率特性，因此電阻低且可作為電容，在混合原料中加入重量百分比1000~5000ppm的石墨烯適用於鋰電池的電極隔離膜。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。

a~f:步驟

Claims (10)

1. 一種石墨烯膠膜的製造方法，包含：a)提供複數塑膠粒以及一石墨烯粉末；b)將該石墨烯粉末以重量百分比不大於2wt%且大於0wt%混合於該些塑膠粒之中而成為一混合原料；c)將該混合原料加熱熔融為一熔融原料；d)將該熔融原料壓成一石墨烯膠片；及e)自該石墨烯膠片邊緣上的多處向外呈放射狀拉伸而使該石墨烯膠片擴張且變薄形成一石墨烯膠膜。
2. 如請求項1所述的石墨烯膠膜的製造方法，其中該混合原料中的該石墨烯粉末之重量百分比介於500~1500ppm之間。
3. 如請求項1所述的石墨烯膠膜的製造方法，其中該石墨烯粉末包含複數石墨烯微片，該熔融原料中的該些石墨烯微片以石墨烯分子的側鏈相互銜接延伸。
4. 如請求項3所述的石墨烯膠膜的製造方法，其中該側鏈為聚醯胺。
5. 如請求項3所述的石墨烯膠膜的製造方法，其中該石墨烯粉末之中，佔該石墨烯粉末的重量百分比95wt%以上的各該石墨烯微片之片徑小於45微米。
6. 如請求項3所述的石墨烯膠膜的製造方法，其中相互銜接延伸的該些石墨烯微片在該石墨烯膠膜中層疊分布。
7. 如請求項6所述的石墨烯膠膜的製造方法，其中該熔融原料中包含該些塑膠粒塑熔融結合而成的一塑膠載體且該些石墨烯微片混合在該塑膠載體之中。
8. 如請求項1所述的石墨烯膠膜的製造方法，更包含一步驟：f)將該石墨烯膠膜置入一模具中塑形。
9. 一種石墨烯膠膜，包含：一塑膠載體，該塑膠載體呈膜片狀；及複數石墨烯微片，其中該些石墨烯微片相互銜接延伸且在該塑膠載體中層疊分布。
10. 如請求項9所述的石墨烯膠膜，其中該些石墨烯微片堆疊少於10層。

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