CN109362131A - 一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜及其制备方法，所述发热膜包括第一绝缘层、位于第一绝缘层上的发热层、位于发热层上的电极层、位于电极层上的保护层、位于保护层上的第二绝缘层；所述的发热层为石墨烯层，所述的电极层为通过热压固定在发热层上的两根电极铜带，所述的石墨烯层由以下重量份原料制成，石墨烯24‑34、炭黑6‑8、多元醇酯2‑5、竹炭粉1‑2、聚二甲基硅氧烷1‑3、松节油12‑18、十二烷基硫酸钠1‑3。本发明的石墨烯发热膜耐老化和揉搓，制作方法简单、易行。

Description

一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及发热膜技术领域，尤其涉及一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜及其制备方法。

背景技术

目前可用于加热的方式和材料有很多，包括电加热、红外加热以及电磁加热等。由于加热效率高、使用方便，电加热应用非常广泛。用于电加热的材料主要是导电体，其中导电体包括金属导体以及聚合物导电体。由于制备简易、密度低以及柔韧性好，聚合物基导电复合材料广泛用于制作导电发热材料。社会的发展对导电发热材料要求愈来愈高，例如要求发热体具有较好的柔性，能任意变形，能够耐受高温，能够耐受溶剂等等，以适于不同场合的使用，因此柔性的可变性且耐高温耐溶剂型导电发热体逐渐引起重视。

石墨烯导电性能好，电子迁移率快，发热速度快，更加节能环保，并且石墨烯发热原理是“生命光线”8—15μm远红外发热，对人体有很好的保健作用。现有的石墨烯发热膜耐老化性能差，易孙怀，不能长久的使用；另外，现有的应用于保暖衣服的石墨烯发热膜一般都是在其表面喷涂银浆层作为导电层，其发热性能好且具有杀菌的功能。但是，在衣服清洗时，由于揉搓很容易导致银浆层龟裂，银浆层电阻增大，进而影响发热装置的应用。如何设计一种耐老化性能好、耐揉搓的石墨烯基热压铜片结构的发热膜及其制备方法是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种耐老化性能好、耐揉搓的石墨烯基热压铜片结构的发热膜及其制备方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜，包括第一绝缘层、位于第一绝缘层上的发热层、位于发热层上的电极层、位于电极层上的保护层、位于保护层上的第二绝缘层；所述的发热层为石墨烯层，所述的电极层为通过热压固定在发热层上的两根电极铜带；所述的保护层为三聚氰胺层，所述的保护层上设置有与两根电极铜带位置对应的限位槽，两根所述的电极铜带都安装于限位槽内；所述的石墨烯层由以下重量份原料制成，石墨烯24-34、炭黑6-8、多元醇酯2-5、竹炭粉1-2、聚二甲基硅氧烷1-3、松节油12-18、十二烷基硫酸钠1-3。

优选的，所述的一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜，所述的第一绝缘层和第二绝缘层都为含有15-18％尼龙的聚酯薄膜，所述聚脂薄膜的厚度为0.5-0.8μm。

一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)石墨烯层的制备，将石墨烯、炭黑、竹炭粉混合并置于研磨机中，研磨15-20min，研磨完成后进行过滤，滤除的大颗粒物继续研磨，直至符合生产要求；将研磨后的原料置于超声波分散机中，并加入多元醇酯、聚二甲基硅氧烷、松节油、十二烷基硫酸钠进行超声分散，超声分散后移入搅拌机中进行搅拌；将搅拌后的混合原料放入乳化机中进行乳化处理，得到混合胶状原料，将混合胶状原料涂覆到基板上，并通过高温烘干、冷却、剥离工序，得到石墨烯层；

(2)将两根电极铜带通过热压固定在步骤(1)制备的石墨烯层上；

(3)裁剪两根钢带，裁剪的两根钢带的大小分别和两根电极铜带相同，将两根钢带通过热压压入三聚氰胺层的对应位置中，且使钢带的外表面和三聚氰胺层的外表面平齐，然后通过剥离将钢带和三聚氰胺层分离，得到具有限位槽的保护层；

(4)将石墨烯层具有电极铜带的一侧涂覆上粘合胶，然后通过粘合胶将石墨烯层和保护层粘合，粘合时，两根电极铜带对应的置于两个限位槽内；

(5)取两片含有15-18％尼龙的聚酯薄膜作为绝缘层，并在两片绝缘层上都涂覆粘合胶，然后将其中一片绝缘层通过粘合胶粘合在发热层下部，将另一片绝缘层通过粘合胶粘合在保护层上部。

(6)将电极层与导线连接，制得石墨烯基热压铜片结构的发热膜。

优选的，所述的一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜的制备方法，所述步骤(1)中超声分散的时间为50-70min。

优选的，所述的一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜的制备方法，所述步骤(1)中搅拌过程为，先在常温下搅拌40-50min，再在70-80℃下搅拌20-30min。

本发明的优点在于：在石墨烯发热层制备时，在其中加入炭黑，可提高发热层的抗紫外线能力，延长发热膜的使用寿命和抗老化性，采用松节油作为溶剂，具有杀局的作用，有助于保证衣物洁净卫生；采用电极铜带代替传统的银浆层作为电极，在保暖衣服清洗时，可大大的提高发热膜的抗揉搓能力，避免因电极层龟裂而导致电阻增大或损坏的情况；在电极层上覆盖一层三聚氰胺保护层，防皱能力好、绝缘防水，通过在保护层上设置限位槽，将电极铜带放置于容纳槽内，然后将保护层和发热层粘结在一起，牢固性好，避免电机铜带出现脱落的情况，且进一步增强抗揉搓能力，提高发热膜的寿命。

进一步，本发明的发热膜的制备方法步骤简单、易行，在保护层上制作限位槽时，通过利用和电极铜带相同大小的钢带热压进保护层制作，钢带强度高、不易损坏，防止直接利用铜带而导致变形或报废，避免了损失，保证了制作质量。

附图说明

图1为本发明发热膜的结构示意图。

图2为本发明发热层和电极层的连接示意图。

图3为本发明保护层的结构示意图。

图4为本发明保护层和发热层的位置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜，包括第一绝缘层1、位于第一绝缘层1上的发热层2、位于发热层2上的电极层3、位于电极层3上的保护层4、位于保护层4上的第二绝缘层5；所述的发热层2为石墨烯层，所述的电极层3为通过热压固定在发热层2上的两根电极铜带；所述的保护层4为三聚氰胺层，所述的保护层4上设置有与两根电极铜带位置对应的限位槽6，两根所述的电极铜带都安装于限位槽6内；所述的石墨烯层由以下重量份原料制成，石墨烯24-34、炭黑6-8、多元醇酯2-5、竹炭粉1-2、聚二甲基硅氧烷1-3、松节油12-18、十二烷基硫酸钠1-3。

在石墨烯发热层制备时，在其中加入炭黑，可提高发热层的抗紫外线能力，延长发热膜的使用寿命和抗老化性，采用松节油作为溶剂，具有杀局的作用，有助于保证衣物洁净卫生；采用电极铜带代替传统的银浆层作为电极，在保暖衣服清洗时，可大大的提高发热膜的抗揉搓能力，避免因电极层龟裂而导致电阻增大或损坏的情况；在电极层上覆盖一层三聚氰胺保护层，防皱能力好、绝缘防水，通过在保护层上设置限位槽，将电极铜带放置于容纳槽内，然后将保护层和发热层粘结在一起，牢固性好，避免电机铜带出现脱落的情况，且进一步增强抗揉搓能力，提高发热膜的寿命。

优选的，所述的第一绝缘层1和第二绝缘层5都为含有15-18％尼龙的聚酯薄膜，所述聚脂薄膜的厚度为0.5-0.8μm。

一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜的制备方法，包括以下步骤：

(1)石墨烯层的制备，将石墨烯、炭黑、竹炭粉混合并置于研磨机中，研磨18min，研磨完成后进行过滤，滤除的大颗粒物继续研磨，直至符合生产要求；将研磨后的原料置于超声波分散机中分散60min，并加入多元醇酯、聚二甲基硅氧烷、松节油、十二烷基硫酸钠进行超声分散，超声分散后移入搅拌机中进行搅拌，搅拌过程为先在常温下搅拌45min，再在75℃下搅拌25min；将搅拌后的混合原料放入乳化机中进行乳化处理，得到混合胶状原料，将混合胶状原料涂覆到基板上，并通过高温烘干、冷却、剥离工序，得到石墨烯层；

(2)将两根电极铜带通过热压固定在步骤(1)制备的石墨烯层上；

(3)裁剪两根钢带，裁剪的两根钢带的大小分别和两根电极铜带相同，将两根钢带通过热压压入三聚氰胺层的对应位置中，且使钢带的外表面和三聚氰胺层的外表面平齐，然后通过剥离将钢带和三聚氰胺层分离，得到具有限位槽的保护层；

(4)将石墨烯层具有电极铜带的一侧涂覆上粘合胶，然后通过粘合胶将石墨烯层和保护层粘合，粘合时，两根电极铜带对应的置于两个限位槽内；

(5)取两片含有16％尼龙的聚酯薄膜作为绝缘层，并在两片绝缘层上都涂覆粘合胶，然后将其中一片绝缘层通过粘合胶粘合在发热层下部，将另一片绝缘层通过粘合胶粘合在保护层上部。

(6)将电极层与导线连接，制得石墨烯基热压铜片结构的发热膜。

本发明的发热膜的制备方法步骤简单、易行，在保护层上制作限位槽时，通过利用和电极铜带相同大小的钢带热压进保护层制作，钢带强度高、不易损坏，防止直接利用铜带而导致变形或报废，避免了损失，保证了制作质量。

需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜，其特征在于：包括第一绝缘层、位于第一绝缘层上的发热层、位于发热层上的电极层、位于电极层上的保护层、位于保护层上的第二绝缘层；所述的发热层为石墨烯层，所述的电极层为通过热压固定在发热层上的两根电极铜带；所述的保护层为三聚氰胺层，所述的保护层上设置有与两根电极铜带位置对应的限位槽，两根所述的电极铜带都安装于限位槽内；所述的石墨烯层由以下重量份原料制成，石墨烯24-34、炭黑6-8、多元醇酯2-5、竹炭粉1-2、聚二甲基硅氧烷1-3、松节油12-18、十二烷基硫酸钠1-3。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜，其特征在于：所述的第一绝缘层和第二绝缘层都为含有15-18%尼龙的聚酯薄膜，所述聚脂薄膜的厚度为0.5-0.8μm。

3.一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）石墨烯层的制备，将石墨烯、炭黑、竹炭粉混合并置于研磨机中，研磨15-20min，研磨完成后进行过滤，滤除的大颗粒物继续研磨，直至符合生产要求；将研磨后的原料置于超声波分散机中，并加入多元醇酯、聚二甲基硅氧烷、松节油、十二烷基硫酸钠进行超声分散，超声分散后移入搅拌机中进行搅拌；将搅拌后的混合原料放入乳化机中进行乳化处理，得到混合胶状原料，将混合胶状原料涂覆到基板上，并通过高温烘干、冷却、剥离工序，得到石墨烯层；

（2）将两根电极铜带通过热压固定在步骤（1）制备的石墨烯层上；

（3）裁剪两根钢带，裁剪的两根钢带的大小分别和两根电极铜带相同，将两根钢带通过热压压入三聚氰胺层的对应位置中，且使钢带的外表面和三聚氰胺层的外表面平齐，然后通过剥离将钢带和三聚氰胺层分离，得到具有限位槽的保护层；

（4）将石墨烯层具有电极铜带的一侧涂覆上粘合胶，然后通过粘合胶将石墨烯层和保护层粘合，粘合时，两根电极铜带对应的置于两个限位槽内；

（5）取两片含有15-18%尼龙的聚酯薄膜作为绝缘层，并在两片绝缘层上都涂覆粘合胶，然后将其中一片绝缘层通过粘合胶粘合在发热层下部，将另一片绝缘层通过粘合胶粘合在保护层上部。

（6）将电极层与导线连接，制得石墨烯基热压铜片结构的发热膜。

4.根据权利要求3所述的一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中超声分散的时间为50-70min。

5.根据权利要求3所述的一种石墨烯基热压铜片结构的发热膜的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中搅拌过程为，先在常温下搅拌40-50min，再在70-80℃下搅拌20-30min。