[發明專利]一種基于石墨烯的可彎折電熱膜器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202110630908.0
• 申請日: 2021-06-07
• 公開（公告）號: CN113354855B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 陳大波;楊躍仁
• 申請（專利權）人: 牛墨石墨烯應用科技有限公司
• 主分類號: C08J7/044
• 分類號: C08J7/044;C08L79/08;C09D127/18;C09D5/24;C09D7/65;B05D7/02;B05D7/24;H05B3/14;H05B3/34
• 代理公司: 金華市婺實專利代理事務所(普通合伙) 33340
• 代理人: 胡恩晗

本發明公開一種基于石墨烯的可彎折電熱膜器件，包括聚酰亞胺基層以及涂覆于基層表面的有機電熱膜；所述有機電熱膜按照質量份數包括：5份至15份石墨烯；2份至9份離子液體；1份至8份多壁碳納米管；10份至20份炭黑顆粒；260份至300份聚四氟乙烯；本發明還公開了該電熱膜器件的制備方法；本發明所得電熱膜器件電熱膜器件的制備方法；本發明所得電熱膜柔軟可彎折，結構和發熱穩定，同時具有較高的發熱效率。

技術領域

本發明涉及電熱膜器件領域，特別是涉及一種基于石墨烯的可彎折的電熱膜器件。

背景技術

膜狀電熱功能元件一般由電熱功能膜，電極和基體三部分組成。電極作為導體，用以降低接觸電阻并且與電源連接。電極多用導體漿料制作，亦可用金屬箔片或絲制作，基體的主要作用是襯托電熱功能膜，另外還起導熱體或隔熱體、絕緣物隔離體的作用。基體的性質主要根據產品設計需要確定，沒有嚴格的限制。但在帶棱角和凸凹不平的表面上制作電熱功能膜會帶來一些弊端，如尖銳部位易產生集膚效應；表面過分凹凸難以保證膜層均勻，易形成功率分布不均勻等。電熱復合材料的導電性是通過導電填料在高分子基體中形成導電網絡實現的；基體常用的材料為玻璃、陶瓷、高分子樹脂等。電熱功能膜是發熱體，按照材料區分：金屬膜、無機膜、有機材料膜。一般情況下，對添加型電熱材料而言，導電填料是電熱材料中起導電作用的組分。在電熱漿料干燥固化后，粘結劑與導電填料形成一整體。在外加電壓作用下，電熱材料內部由于自由電子沿外電場方向移動而形成電流，根據焦耳-楞次定律，隨著時間的延長而產生熱量。因此其電熱原理即電流通過電阻時將電能轉化為熱能的原理，如式：Q＝I²RT：Q為電熱材料涂層發熱量；I為流經電熱材料涂層的電流；R為電熱材料涂層的電阻；t為發熱時間。

有機加熱薄膜材料是在有機高分子材料中加入導電粒子，或用導電有機材料制成薄膜材料，也可以把有機材料涂在絕緣材料表面制成有機導電薄膜。例如：由聚四氟乙烯摻雜碳黑，制成一種類似塑料薄膜式的加熱帶，不須依附于任何基材，柔軟可彎折，本身導電無絕緣層。使用時可采用聚酰亞胺薄膜作絕緣層，有機膜具有彎曲性能，可彎折，但一般只能在較低溫度下使用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于石墨烯的可彎折電熱膜器件，本發明所得電熱膜柔軟可彎折，結構和發熱穩定，同時具有較高的發熱效率。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：一種基于石墨烯的可彎折電熱膜器件，包括聚酰亞胺基層以及涂覆于基層表面的有機電熱膜；

所述有機電熱膜按照質量份數包括：

進一步改進，所述聚酰亞胺基層表面摩擦獲得具有同一取向凸起的粗糙表面。本發明中有效增加基層與有機發熱層的結合力，同時同一取向的凸起可以在一定程度上導向三種維度導電填料的排列，由于同一取向的凸起存在，涂覆于基層的一維多壁碳納米管和二維的石墨烯由于受到同一導向凸起的限位形成均勻、規律的沿著導向凸起的方向排列，而0維的炭黑顆粒和離子液體則均勻分散在涂層中，隨著涂層內部結構的導向凸起與多壁碳納米管與石墨烯的規律排列而均勻分散在膜層中，用于形成更加密切的、結構穩定的有機發熱膜。

優選所述離子液體為【Bmim】【BF₄】。本發明中【Bmim】【BF₄】不僅作為形成導電網絡的一部分存在，【Bmim】【BF₄】通過與石墨烯、碳納米管以及炭黑顆粒表面基團通過電荷的吸附作用有效促進石墨烯、碳納米管以及炭黑顆粒均勻在聚四氟乙烯分散體系中，防止在混合的過程中發生二次團聚，有效保證導電網絡的穩定可靠。