本發(fā)明涉及電發(fā)熱領(lǐng)域，具體涉及一種新型石墨烯復(fù)合電發(fā)熱片及其制備方法。

背景技術(shù)：

在冬季，由于溫度影響，人們通常希望借助取暖工具使人體維持在一個溫暖的環(huán)境下，從而能夠保證日?；顒拥倪M(jìn)行。

在室內(nèi)，由于空間的局限，人們通過暖器、空調(diào)等取暖設(shè)備將溫度調(diào)節(jié)至溫暖的環(huán)境下；在室外，由于空間過大，無法通過上述設(shè)備調(diào)節(jié)溫度，因此，一般使用保暖內(nèi)衣、保暖靴、暖手寶、理療文胸、護(hù)膝和加絨鞋墊、電熱毯等保暖物達(dá)到取暖的效果。取暖的原理為：通過加強(qiáng)密封性，防止人體本身熱量的喪失過快，從而能相對溫暖。

現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)熱片，有金屬合金發(fā)熱體、陶瓷發(fā)熱體、碳纖維發(fā)熱體或石墨烯發(fā)熱體，對上述發(fā)熱體供電使其發(fā)熱，從而能夠持續(xù)的放熱，使人體或人體部位維持在一個溫暖的環(huán)境中，起到御寒、理療等作用；其中，石墨烯發(fā)熱體一般采用pet作為熱塑性聚酯類工程塑料作為基材。在基材上，通過工藝加工(如甲烷在高溫環(huán)境下，分理出碳原子，碳原子沉淀在基材上，形成不完整的石墨烯層)，這些不完整的石墨烯層，因為中間空隙而存在電阻，在加載電源后，電阻發(fā)熱，發(fā)出遠(yuǎn)紅外線(熱量)。

現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于，金屬合金發(fā)熱體、陶瓷發(fā)熱體不僅會產(chǎn)生對人體有益的遠(yuǎn)紅外光，還有對人體有害的其他波長的能量；柔軟度差，不可彎曲。碳纖維發(fā)熱體柔軟度差，不可彎曲。石墨烯發(fā)熱體柔軟度不夠，只能稍微彎曲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種新型石墨烯復(fù)合電發(fā)熱片及其制備方法，以解決上述不足之處。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種新型石墨烯復(fù)合電發(fā)熱片，包括本體，所述本體包括：電極層和石墨烯復(fù)合膜，所述電極層包括：一陽極電極板和一陰極電極板；

石墨烯復(fù)合膜石墨烯復(fù)合膜；

所述石墨烯復(fù)合膜由石墨烯、輔料、粘結(jié)劑、分散劑和溶劑混合組成。

上述一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，所述石墨烯復(fù)合膜中各原料按質(zhì)量份的構(gòu)成為：

石墨烯5～60份；

輔料0～300份；

分散劑1～9份；

粘結(jié)劑5～300份；

溶劑5～90份；

其它添加劑1～3份；

各原料的總質(zhì)量份為100份。

上述一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，所述石墨烯為片狀，尺寸為3～200μm。

上述一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，所述輔料為石墨、碳管、金屬氧化物、氧化硅、氮化物、硼化鋯和鋯英粉中的至少一種。

上述一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基氯化銨和羧甲基纖維素鈉中的至少一種。

上述一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，所述粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇、丁苯橡膠、導(dǎo)熱硅膠、聚氨酯樹脂、聚丙烯酸樹脂及硅酸鹽系有機(jī)粘結(jié)劑中的至少一種。

上述一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，所述溶劑為水、n-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、乙二醇及丙醇中的至少一種。

上述一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，所述電極層由涂抹于所述石墨烯復(fù)合膜上的銀漿材料凝固而成，或在所述石墨烯復(fù)合膜上覆蓋銅合金形成。

上述一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，所述石墨烯復(fù)合膜的厚度范圍為0.01～5mm。

上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片，石墨烯復(fù)合膜具有良好的柔軟度，可任意彎曲、折疊；通過石墨烯復(fù)合膜的均勻涂抹，實現(xiàn)發(fā)熱均勻；通過電極層和石墨烯復(fù)合膜的配合，使發(fā)熱片能夠發(fā)熱，并發(fā)出不會對人體產(chǎn)生危害的，在5～15um之間的紅外線波長。

本發(fā)明還提供了一種新型石墨烯復(fù)合電發(fā)熱片的制備方法，包括以下步驟：

按配比混合石墨烯、輔料、分散劑、粘結(jié)劑及溶劑；

對混合得到的漿料經(jīng)過超聲分散、首次常溫乳化、研磨以及篩選后的二次常溫乳化工序，得到混合膠狀涂料；

將混合膠狀涂料涂覆到基板上，并通過高溫烘干、冷卻、剝離工序，得到柔性材料；

通過對所述柔性材料進(jìn)行裁剪，并在裁剪后的柔性材料上覆上金屬導(dǎo)電材料后得到石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片。

上述技術(shù)方案中，本發(fā)明提供的一種新型石墨烯復(fù)合電發(fā)熱片的制備方法，具有一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片有益效果的同時，還具有以下有益效果：通過在大塊的基板上涂覆混合膠狀涂料，烘干、冷卻后，再進(jìn)行裁剪，有利于批量生產(chǎn)，并且得到的一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片一致性良好，不會出現(xiàn)過大的電阻偏差。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1、本體；11、石墨烯復(fù)合膜；12、電極層。

具體實施方式

為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)介紹。

本發(fā)明實施例提供的本發(fā)明提供了一種新型石墨烯復(fù)合電發(fā)熱片，包括本體1，所述本體1包括：電極層12和石墨烯復(fù)合膜11，所述電極層12包括：一陽極電極板和一陰極電極板；石墨烯復(fù)合膜11所述石墨烯復(fù)合膜11由石墨烯、輔料、粘結(jié)劑、分散劑和溶劑混合組成。

具體的，石墨烯復(fù)合膜11為柔性材料，將混合膠狀涂料均勻涂抹于基板上，經(jīng)高溫烘干、烘干、冷卻固定后，形成具有柔性的石墨烯復(fù)合膜11；進(jìn)一步的，在實際生產(chǎn)中，可采用大塊定型件，在該定型件上均勻涂抹混合膠狀涂料，待烘干、冷卻固定、剝離后，再通過裁剪設(shè)備按照指定的大小裁剪為單個石墨烯復(fù)合膜11；使發(fā)熱片可彎曲、折疊；更進(jìn)一步的，石墨烯復(fù)合膜11呈方形板狀，可以達(dá)到平面型發(fā)熱的效果，并且由于是均勻涂抹石墨烯復(fù)合膜11，致使發(fā)熱也為均勻的。優(yōu)選的，石墨烯復(fù)合膜11由石墨烯、輔料、粘結(jié)劑、分散劑和溶劑混合組成；按一定的比例混合上述材料，生成具有柔性的石墨烯復(fù)合膜11。電極層12由兩個電極板組成，電流從陽極電極層12流入，從陰極個電極層12流出，實現(xiàn)導(dǎo)通；電極層12為金屬材質(zhì)，可以為銅或者銀；電極層12采用將上述金屬溶為液體，并均勻涂抹在石墨烯復(fù)合膜11上的形式，使石墨烯復(fù)合膜11和電極層12的結(jié)合更為緊密，并且在受力彎曲、正常使用的情況下，均不會脫落；進(jìn)一步的，裁剪完成后，在每個石墨烯復(fù)合膜11上涂抹液體金屬；也可以是在裁剪前，按照比例和距離涂抹液體金屬，再直接裁剪成設(shè)定大小的發(fā)熱片。通過在兩個電極板上接入電源為本體1供電，并使其發(fā)熱，即發(fā)出波長在5～15um紅外線，該波長范圍內(nèi)的紅外線不會對人體產(chǎn)生危害。

作為本實施例中優(yōu)選的，將混合膠狀涂料通過輥筒壓膜、烘干工藝，生成具有柔性的石墨烯復(fù)合膜11。

作為本實施例中優(yōu)選的，石墨烯復(fù)合膜11與銅箔類電極，通過熱壓機(jī)直接高溫壓制，使電極(銅箔)與石墨烯復(fù)合膜11緊密連接。

作為本實施例中優(yōu)選的，石墨烯復(fù)合膜11中各原料按質(zhì)量份的構(gòu)成為：石墨烯5～60份；輔料0～300份；分散劑1～9份；粘結(jié)劑5～300份；溶劑5～90份；其它添加劑1～3份；各原料的總質(zhì)量份為100份。

作為本實施例中優(yōu)選的，石墨烯為片狀，尺寸為3～200μm。

作為本實施例中優(yōu)選的，輔料為石墨、碳管、金屬氧化物、氧化硅、氮化物、硼化鋯和鋯英粉中的至少一種。優(yōu)選的，采用石墨、碳管作為輔料。作為本實施例中優(yōu)選的，分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基氯化銨和羧甲基纖維素鈉中的至少一種。作為本實施例中優(yōu)選的，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂、聚乙烯醇、丁苯橡膠、導(dǎo)熱硅膠、聚氨酯樹脂、聚丙烯酸樹脂及硅酸鹽系有機(jī)粘結(jié)劑中的至少一種。優(yōu)選的，粘結(jié)劑為環(huán)氧樹脂。作為本實施例中優(yōu)選的，溶劑為水、n-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、甲醇、乙醇、乙二醇及丙醇中的至少一種。

作為本實施例中優(yōu)選的，電極層12由涂抹于石墨烯復(fù)合膜11上的銀漿材料凝固而成，或在石墨烯復(fù)合膜11上覆蓋銅合金形成。將銀溶為液體，涂抹于本體1中的石墨烯復(fù)合膜11上，待其凝固后形成電極層12，通過其接入電源，實現(xiàn)通電?；蛘咄ㄟ^將銅合金直接高溫壓制，使電極層12與石墨烯復(fù)合膜11緊密連接。

作為本實施例中優(yōu)選的，所述下層的厚度范圍為0.01～5mm。

本發(fā)明實施例還提供一種新型石墨烯復(fù)合電發(fā)熱片制備方法，包括如下步驟：

s101、按配比混合石墨烯、輔料、分散劑、粘結(jié)劑及溶劑；

s102、對混合得到的漿料經(jīng)過超聲分散、首次常溫乳化、研磨以及篩選后的二次常溫乳化工序，得到混合膠狀涂料；

s103、將混合膠狀涂料涂覆到基板上，并通過烘干、冷卻工序，得到柔性材料；

s104、通過對所述柔性材料進(jìn)行裁剪，并在裁剪后的柔性材料上涂覆上金屬導(dǎo)電漿，待其凝固后得到一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片。

具體的，按配比將石墨烯、輔料、分散劑、粘結(jié)劑及溶劑混合并超聲分散1～5h，得到混合漿料；石墨烯復(fù)合膜11中各原料按質(zhì)量份的構(gòu)成為：石墨烯5～60份；輔料0～300份；分散劑1～9份；粘結(jié)劑5～300份；溶劑5～90份；其它添加劑1～3份；各原料的總質(zhì)量份為100份。然后使用高剪切對所述混合漿料進(jìn)行首次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為10000～26000rpm，時間為3～12h；再將首次乳化后漿料放入球形研磨機(jī)中濕磨3～30h，將研磨后漿料過150～300目篩；最后再使用高剪切對過篩后漿料進(jìn)行二次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為10000～26000rpm，時間為2～5h，即獲得混合膠狀材料；將獲得的混合膠狀材料涂覆到基板上，在烘箱中60～200℃烘烤3～15min，冷卻、固化后，剝離出厚度在10～5000μm的柔性材料。最后通過機(jī)器或人為對所述柔性材料進(jìn)行裁剪，并在裁剪后的柔性材料涂覆上金屬導(dǎo)電漿，待其凝固后得到一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片。通過在大塊的基板上涂覆混合膠狀涂料，再進(jìn)行剝離、裁剪，有利于批量生產(chǎn)，并且得到的一種石墨烯新型復(fù)合電發(fā)熱片一致性良好，不會出現(xiàn)過大的電阻偏差。

在一些實施例中，取3份石墨烯、2份氧化鐵粉、5份石墨、3份十二烷基苯磺酸鈉、35份環(huán)氧樹脂、5份乙二醇、46份水混合和1份其它添加劑，進(jìn)行超聲分散3h得混合漿料；然后使用高剪切對混合漿料進(jìn)行首次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時間為6h；再將首次乳化后漿料放入球形研磨機(jī)中濕磨20h，將研磨后漿料過200目篩；最后再使用高剪切對過篩后漿料進(jìn)行二次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時間為3h，即獲得混合膠狀材料；將混合膠狀材料涂覆到基板上，在烘箱中100℃烘烤8min，冷卻、剝離出厚度在0.06mm的柔性材料。

經(jīng)測試，所得電阻率為8.4x10-3ω·m。

在一些實施例中，取6份石墨烯、2份石墨、5份碳化硅、5份十二烷基苯磺酸鈉、35份環(huán)氧樹脂、3份導(dǎo)熱硅膠、43份水混合和1份其它添加劑，進(jìn)行超聲分散4h得混合漿料；然后使用高剪切對混合漿料進(jìn)行首次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時間為6h；再將首次乳化后漿料放入球形研磨機(jī)中濕磨20h，將研磨后漿料過200目篩；最后再使用高剪切對過篩后漿料進(jìn)行二次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時間為3h，即獲得混合膠狀材料；混合膠狀材料涂覆到基板上，在烘箱中100℃烘烤8min，冷卻、剝離出厚度在0.06mm的柔性材料。

經(jīng)測試，所得電阻率為3.12x10-3ω·m。

在一些實施例中，取10份石墨烯、3份石墨、2份碳化硅、5份十二烷基苯磺酸鈉、35份環(huán)氧樹脂、2份導(dǎo)熱硅膠、42份水混合和1份其它添加劑，進(jìn)行超聲分散3h得混合漿料；然后使用高剪切對混合漿料進(jìn)行首次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時間為6h；再將首次乳化后漿料放入球形研磨機(jī)中濕磨20h，將研磨后漿料過200目篩；最后再使用高剪切對過篩后漿料進(jìn)行二次常溫乳化，乳化轉(zhuǎn)速為16000rpm，時間為3h，即獲得混合膠狀材料；將混合膠狀材料涂覆到基板上，在烘箱中100℃烘烤8min，冷卻、剝離出厚度在0.06mm的柔性材料。

經(jīng)測試，所得電阻率為1.32x10-3ω·m。

在一些實施例中，取電阻率為8.4x10-3ω·m，厚度為0.06mm的柔性材料，裁剪成80mmx60mm的方塊，在其兩端，分別絲印上寬度為5mm的導(dǎo)電銀漿，經(jīng)100℃烘烤5min后，得到石墨烯復(fù)合紅外電發(fā)熱片。

經(jīng)測試，所得電阻值為143ω。(注：導(dǎo)電銀漿的電阻值大約為0.8ω)

在一些實施例中，取電阻率為1.32x10-3ω·m，厚度為0.06mm的柔性材料，裁剪成80mmx60mm的方塊，在其兩端，分別絲印上寬度為5mm的導(dǎo)電銀漿，經(jīng)100℃烘烤5min后，得到石墨烯復(fù)合紅外電發(fā)熱片。

經(jīng)測試，所得電阻值為23.2ω。(注：導(dǎo)電銀漿的電阻值大約為0.8ω)

以上只通過說明的方式描述了本發(fā)明的某些示范性實施例，毋庸置疑，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進(jìn)行修正。因此，上述附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，不應(yīng)理解為對本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。