[發明專利]一種柔性電發熱膜發熱層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011619644.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112566290B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 劉書田;馮瑞聰
• 申請（專利權）人: 深圳市德龍電器有限公司
• 主分類號: H05B3/14
• 分類號: H05B3/14;H05B3/12;H05B3/34
• 代理公司: 北京虹澤知識產權代理事務所(普通合伙) 16008
• 代理人: 苗奎

1.一種柔性電發熱膜發熱層，其特征在于：由復合高分子聚合物導電骨架材料浸漬電熱漿料后再經熱壓處理制得；其中，所述復合高分子聚合物導電骨架材料包括摻雜石墨烯基復合納米材料及碳納米管的第一高分子聚合物骨架基體、導電性第二高分子聚合物，所述導電性第二高分子聚合物選自聚吡咯、聚噻吩中的任意一種；所述電熱漿料包括聚二甲硅氧烷聚合物-PVDF樹脂組成的混合膠液、摻雜炭黑的聚吡咯顆粒-石墨分散液以及石墨烯、碳納米管；

所述的一種柔性電發熱膜發熱層的制備方法步驟如下：

1）制備復合高分子聚合物導電骨架材料，步驟如下：

S1：在0-5℃條件下，將石墨烯-銀或石墨烯-氧化鋁復合納米材料以及碳納米管加入N-甲基吡咯烷酮水溶液中攪拌均勻，加入分散劑聚乙烯醇粉末，超聲分散混合均勻，得到納米材料分散液；

其中，石墨烯-銀或石墨烯-氧化鋁復合納米片中，石墨烯與銀/氧化鋁的質量比為1:0.1-0.5；

S2：惰性氣氛下，將第一聚合物單體丙烯酸衍生物加入上述納米材料分散液中，再加入增強劑和強堿，攪拌條件下加入交聯劑、輔助交聯劑、催化劑，超聲震蕩處理后緩慢滴加過硫酸鹽溶液，滴加完畢后繼續攪拌反應1-2h；將所得溶液真空冷凍干燥，得到松軟的摻雜納米材料的高分子聚合物骨架基體；

S3：將納米石墨烯分散在第二聚合物單體溶液中，所述第二聚合物單體溶液為吡咯水溶液或噻吩溶液；在0-5℃下，將上述高分子聚合物骨架基體浸于上述第二聚合物單體溶液中，加入過硫酸鹽溶液，震蕩反應1-2h；反應完畢后用去離子水淋洗，冷凍真空干燥，制得復合高分子導電骨架材料；

2）制備電熱漿料，步驟如下：

S1：向吡咯溶液加入過硫酸鈉水溶液，攪拌均勻后加入導電炭黑粉，冰浴條件下攪拌3-6h，反應后靜置12h，離心得到黑色的摻雜炭黑的聚吡咯納米顆粒；將其分散于石墨水分散液中，得到摻雜炭黑的聚吡咯顆粒/石墨分散液；

S2：將聚二甲硅氧烷聚合物溶膠與5-15wt%的PVDF樹脂膠液混合，制得混合膠液；

S3：將石墨烯、碳納米管加入上述混合膠液中，機械攪拌混合均勻；加入上述摻雜炭黑的聚吡咯顆粒/石墨分散液進行研磨混合，研磨均勻后真空脫泡，得到所述的電熱漿料；

將上述制備的聚丙烯酰胺基復合高分子導電骨架材料浸漬于電熱漿料中，使得骨架材料充分浸漬吸附電熱漿料；浸漬完成后取出骨架材料，真空加熱干燥以蒸發多余的水分和有機溶劑；冷卻至室溫后進行熱壓處理，從而得到所述柔性電發熱膜發熱層；

熱壓處理工藝為：熱壓溫度80-150℃，壓力0.5-1MPa，熱壓時間為5-30min。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述的步驟1）具體如下：

S1：在0-5℃條件下，將石墨烯-銀或石墨烯-氧化鋁復合納米片材料以及0.5-1倍質量的碳納米管加入0.5-1wt%的N-甲基吡咯烷酮水溶液中,機械攪拌均勻，加入聚乙烯醇粉末至溶液的0.1-0.3wt%，攪拌后超聲分散5-15min，混合均勻, 得到納米材料分散液；

S2：按重量份計，在0-5℃冰浴和惰性氣氛下，將50-60份的第一聚合物單體丙烯酰胺加入100-150份上述納米材料分散液中，再加入0.1-0.5份納米纖維素晶須和2-3份氫氧化物，攪拌15-30min；攪拌條件下，依次加入次甲基雙丙烯酰胺交聯劑以及輔助交聯劑甲基丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸，0.01-0.1份選自四甲基乙二胺或亞硫酸氫鈉的催化劑，緩慢滴加含0.5-1份過硫酸鹽的溶液，滴加完畢后繼續攪拌反應1-2h；將所得聚丙烯酰胺溶液真空冷凍干燥，去除多余水分，得到摻雜納米材料的高分子聚合物骨架基體；

S3：將1-2份納米石墨烯分散在50-100重量份的第二聚合物單體溶液中，所述第二聚合物單體溶液為0.5-1M的吡咯水溶液或噻吩溶液；在0-5℃下，將10-20份上述干燥后的聚丙烯酰胺骨架基體浸于上述第二聚合物單體溶液中，使溶液浸沒聚丙烯酰胺骨架基體，再加入過硫酸鹽或其溶液，震蕩反應1-2h；反應完畢后于室溫下取出用去離子水淋洗，真空冷凍干燥，制得復合高分子導電骨架材料。