[发明专利]一种石墨烯恒温电热膜及其制备方法

说明书

本发明提供一种石墨烯恒温电热膜及其制备方法，在室温条件下，将石墨烯、烷烃类物质、树脂、有机溶剂以及助剂充分搅拌制成混合浆料，将浆料涂布至基膜表面，干燥后在膜两端设置导电电极，去除基膜后覆盖绝缘膜即得到石墨烯恒温电热膜。本发明制备的石墨烯恒温电热膜由于加入了具有特殊结构的石墨烯材料，因而其导电导热性能优于现有技术，可在不引入其他温控装置的前提下实现低温范围内的自恒温（常温PTC热控效应）。基于本发明优良的电热性能和远红外辐射效应，本发明在保暖保健产品领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及电热材料技术领域，具体涉及一种石墨烯恒温电热膜及其制备方法。

背景技术

电热膜供暖系统，是区别于以散热器、空调、暖气片为代表的点式供暖系统及以发热电暖为代表的线式供暖系统，在面式供暖领域采用现代宇航技术研发的低碳供暖高科技产品。电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，采用面式供暖方式，绝大部分热量以辐射的形式散发出来，不仅发热均匀，而且综合效果一般优于传统的对流供暖方式，因而近年来广受用户青睐。

现有电热膜因其使用的导电组分不同，其电热性能也会有所差异。如以金属丝或者碳纤维绕成一定形状的回路作为发热体，其通常存在发热不均匀的缺陷，而且局部破损后则无法继续使用，还会存在安全隐患。而以传统石墨烯、碳纳米管、导电炭黑等材料为导电填料制成导电油墨后涂布而成的电热膜，虽然这些纳米碳材料理论上具有很好的导电性，但实际应用过程中，由于其纳米结构的不稳定致使其各种理化性能均不理想。

另外，现有电加热膜一经制成，其电阻（功率）即固定不变，通常需要人为操作来控制电路通断，比较麻烦，目前也有一些改进产品，通过设置温度传感器等装置实现智能调节，但是结构相对比较复杂。

因此，急需一种可在常温进行热控、电阻率更低的常温PTC材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯恒温电热膜及其制备方法，其制备材料安全性和导电性均理想，且能自动调节温度和功率。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供一种石墨烯恒温电热膜，包括导电复合膜，

所述导电复合膜，按质量份数计，其包括如下组分：石墨烯0.5~2份、烷烃类物质：15~40份、树脂：5~20份、助剂0.5~5份，其余为有机溶剂。

优选地，所述导电复合膜的各组分的重量百分含量分别为：石墨烯0.5~2 wt%，烷烃类物质15~40 wt%，树脂5~20 wt%，助剂0.5~5 wt%，有机溶剂为余量，各组分的重量百分含量之和为100 wt%。

进一步地，所述石墨烯为CVD法制备的多级结构石墨烯，其具有特殊微观形貌，具体结构为由二维石墨烯片层和垂直于其表面的一维碳纳米管结合形成的连续的一体式结构。石墨烯特殊的结构具有更加优异的导电性，更有利于形成导电网络。

更进一步地，所述石墨烯为石墨烯类纳米材料，具体制备方法如下：

I)将铜片浸没在氢氧化钠溶液和氨水（25%）的混合液中，静置处理后用去离子水和无水乙醇分别洗涤，在空气中晾干即得到Cu/Cu(OH)₂纳米棒阵列；将其在氩气氛围下煅烧即得到Cu/CuO纳米棒阵列；

II) 将氢氧化钠和葡萄糖混合溶解于水中，向其中加入步骤I)所得Cu/CuO纳米棒阵列，在微波水热反应，待冷却至室温后取出固体用去离子水和无水乙醇分别洗涤，在燥得到Cu片负载Cu纳米棒阵列；

III) 将步骤II)中所得材料放入CVD管式炉中，在氢气和氩气混合气氛下，管式炉以5℃/min的速率升温后，然后调节氢气流速，通入甲烷气体，保温后，关掉氢气和甲烷气体，在氩气氛围中降至室温，取出样品即得到生长在铜基底表面的多级结构石墨烯。