[發(fā)明專利]一種基于石墨烯電熱的電熱膜及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112954836B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 崔建強;許鵬天;李永鋒;張標
• 申請（專利權）人: 張標
• 主分類號: H05B3/34
• 分類號: H05B3/34;H05B3/10
• 代理公司: 常州市瀚宇專利代理事務所(普通合伙) 32551
• 代理人: 彭慧娟

本發(fā)明公開一種基于石墨烯電熱的電熱膜，包括如下重量份原料：改性石墨烯30?40份、去離子水30?40份、聚丙烯酸酯乳液100?200份、分散劑0.3?0.5份、消泡劑0.2?0.6份、成膜助劑0.2?0.6份和抗氧劑1?3份；該基于石墨烯電熱的電熱膜通過如下步驟制備：第一步、制備電熱漿料；第二步、用噴槍將電熱漿料均勻噴射到潔凈石英玻璃管上，待噴射結束后，將噴射后的石英玻璃管置于燒結爐中，保溫燒結，隨爐冷卻至室溫后，得到電熱膜半成品；第三步、將保護層材料均勻涂覆于電熱膜半成品表面，待涂覆結束后，保溫干燥，干燥后冷卻至室溫，即可得到一種基于石墨烯電熱的電熱膜。

技術領域

本發(fā)明屬于電熱膜技術領域，具體涉及一種基于石墨烯電熱的電熱膜及其制備方法。

背景技術

電熱膜是一種通電后能發(fā)熱的薄膜，是由可導電的特種油墨、金屬載流條經加工、熱壓在絕緣聚酯薄膜間制成。電熱膜分為用于電子電器等的高溫電熱膜和民用的低溫電熱膜。用于地面供暖的傳統(tǒng)低溫電熱膜必須經過耐熱塑膠真空封套后才能使用，以保證使用壽命與安全。電熱膜通常采用的導電填料有碳粉(石墨粉、導電炭黑)、金屬粉(鎳、銀等)。金屬粉密度大、價格高、易氧化而影響使用壽命；碳粉的添加量大、電阻高因而使用電壓高于安全電壓、不安全，長時間使用容易老化，電弧發(fā)生變化，最終導致發(fā)熱效率大幅降低。石墨烯是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料，是由碳六元環(huán)組成的二維周期性結構，在物理、化學等方面具有獨特的、優(yōu)異的性能。

常用的電熱膜普遍存在著使用壽命短、升溫速率低、容易氧化、導熱傳熱性能差、電熱轉化效率低等問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種基于石墨烯電熱的電熱膜及其制備方法。

本發(fā)明要解決的技術問題：

常用的電熱膜普遍存在著使用壽命短、升溫速率低、容易氧化、導熱傳熱性能差、電熱轉化效率低等問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種基于石墨烯電熱的電熱膜，包括如下重量份原料：

改性石墨烯30-40份、去離子水30-40份、聚丙烯酸酯乳液100-200份、分散劑0.3-0.5份、消泡劑0.2-0.6份、成膜助劑0.2-0.6份和抗氧劑1-3份；

該基于石墨烯電熱的電熱膜通過如下步驟制備：

第一步、將改性石墨烯分散在去離子水中，與聚丙烯酸酯乳液、分散劑、消泡劑、成膜助劑和抗氧劑混合，在溫度為60-150℃條件下進行攪拌4-5h，過300目篩得到電熱漿料；

第二步、用噴槍將電熱漿料均勻噴射到潔凈石英玻璃管上，控制噴射厚度為8-10μm，待噴射結束后，將噴射后的石英玻璃管置于燒結爐中，控制燒結爐溫度為500-600℃，保溫燒結30-40min，待燒結后的石英玻璃管隨爐冷卻至室溫后，得到電熱膜半成品；

第三步、將保護層材料均勻涂覆于電熱膜半成品表面，控制涂覆厚度為5-8μm，待涂覆結束后，在溫度為120-130℃條件下，保溫干燥40-50min，干燥后冷卻至室溫，即可得到一種基于石墨烯電熱的電熱膜。

進一步地，所述分散劑為氨丙基三乙氧基硅烷、所述消泡劑為礦物油、所述成膜助劑為十二烷基苯磺酸鈉，保護層材料為聚氨酯、ABS樹脂、聚酰胺、聚砜、聚酰亞胺或聚醚酰亞胺中的一種。

進一步地，改性石墨烯通過如下步驟制備：

步驟S11、將可膨脹石墨在1000℃的馬弗爐中煅燒30s，取出后冷卻至室溫，冷卻至室溫后轉移至三口燒瓶中，然后加入1mol/L的鹽酸溶液，在40-50kHz的頻率下超聲分散1h，超聲結束后，在冰水浴、轉速為400r/min的條件下，加入助劑，攪拌4h，得到混合液a；