[發明專利]一種無VOC揮發的石墨烯發熱膜及制備方法

在審

• 申請號: 202011463666.2
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112533309A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂;張俊;司文彬
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H05B3/14
• 分類號: H05B3/14;H05B3/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及發熱材料領域，公開了一種無VOC揮發的石墨烯發熱膜及制備方法。包括如下制備過程：（1）將石墨烯與無機粘接劑混合研磨，出料，得到復合粉；（2）將聚酰亞胺薄膜浸泡在高濃度甲醇溶液中，得到表面溶脹的聚酰亞胺薄膜；（3）將復合粉靜電噴涂于表面溶脹的聚酰亞胺薄膜上，得到涂層膜；（4）向涂層膜表面噴涂水膜養護，然后干燥固化，即得無VOC揮發的石墨烯發熱膜。本發明通過將石墨烯與無機粘接劑研磨后噴涂到溶脹的聚酰亞胺薄膜上，噴涂水膜使石墨烯粘接成石墨烯膜，得到發熱性能優異的石墨烯發熱膜，可以將發熱、傳熱作用最大化，發熱穩定，不會有VOC揮發，環保性好，應用前景廣闊。

技術領域

本發明涉及發熱材料領域，公開了一種無VOC揮發的石墨烯發熱膜及制備方法。

背景技術

石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體，具有優越的熱傳導性能、高強度、高韌性以及超大的比表面積，單層石墨烯的導熱系數高達5300W/mK，是目前為止導熱系數最高的碳材料，使得石墨烯成為電熱膜領域最吸引人的材料之一。石墨烯具有極高的熱導率和熱輻射系數，遠高于金屬中導熱系數最高的金、銀、銅、鋁等，同時石墨烯具有良好的柔韌性和強度，這為制備應用更廣泛的發電熱膜提供了良好的基礎。

由于石墨烯本身是二維及柔性、透明、結構穩定，其低電阻率，可耐受極高的飽和電流，交、直流通用；其低電壓變生高熱量，3V電源即可加溫至100℃以上，輕松實現低品位能源到高品位應用的轉化；具有高飽和電流、高導熱系數，單位面積功率高，具有發熱快、傳熱快、發熱均勻的特性；石墨烯膜是百分之百的碳，碳產生遠紅外輻射，有良好的醫療、理療作用。因此，石墨烯非常適合應用在加熱膜領域。

石墨烯發熱膜相比于傳統電熱絲加熱膜，其柔性適應性更寬，特別是對于家居、智能穿戴、工業精密加熱等提供了更為廣泛的應用。以石墨烯制成的可加熱石墨烯薄膜將有非常廣闊的應用價值。目前，將石墨烯用于制備發熱膜有兩個主流技術方向。一種是將石墨烯粉分散于柔性聚合物然后涂敷成型；另一種技術路線是將石墨烯預制為高濃度漿體，然后在基膜上涂刷。對于石墨烯發熱膜的制備及應用成為當前的熱門課題。

中國發明專利申請號201810679908.8公開了一種石墨烯發熱膜及其制備方法，由石墨烯漿料在基材上涂覆而成，石墨烯漿料包括氧化石墨烯粉末10~20份、納米竹炭粉5~8份、水30~50份、粘結劑3~5份。該發明通過氧化石墨烯粉末與納米竹炭粉復合而成，除了具備發熱功能外，還可調節濕度、凈化空氣，特別適用于作為電暖器的發熱元件。

中國發明專利申請號201810121177.5公開了一種硅橡膠基柔性石墨烯發熱膜及其制備方法、發熱器件和應用。該硅橡膠基柔性石墨烯發熱膜主要采用硅樹脂包覆石墨烯、硅橡膠、耐熱性添加劑、催化劑和交聯劑等原料制成，其中，硅橡膠中含有甲基三氟丙基基團，可使得該石墨烯發熱膜發熱體具有柔性、可變形性且耐溶劑等性能，同時，采用硅樹脂包覆石墨烯，提高了石墨烯與硅橡膠基體的相容性，使得石墨烯能夠均勻分散在硅橡膠基體中，在低填充下即可形成導電網絡，有利于保持硅橡膠的柔性以及可變形性，且該石墨烯發熱膜的機械性能也得到提高；采用耐熱性添加劑，使得石墨烯發熱膜可在300℃以上高溫使用。

根據上述，現有方案中用于石墨烯發熱膜的制備方法中，了使石墨烯成膜，通常需要在石墨烯漿料中均使用有機粘接劑（如酚醛樹脂），該材料耐高溫性能較好，但在加熱使用時仍然存在較多的揮發性有機化合物（VOC），影響了石墨烯發熱膜的發展應用，本發明提出了一種無VOC揮發的石墨烯發熱膜及制備方法，可有效解決上述技術問題。

發明內容

目前應用較廣的石墨烯發熱膜的制備方法中，通常采用涂刷石墨烯漿料，需要添加有機成膜粘接劑，容易導致加熱使用時產生揮發性有機化合物（VOC）的問題。

本發明通過以下技術方案解決上述問題：

一種無VOC揮發的石墨烯發熱膜的制備方法，制備的具體過程為：

（1）先將石墨烯與無機粘接劑混合均勻，然后使用研磨機進行研磨處理，出料，得到石墨烯與無機粘接劑的復合粉；