[发明专利]一种发热膜用石墨烯导电油墨及其制备方法

说明书

本发明提供了一种导电油墨涂膜，所述涂膜中，石墨烯片层交错分布，形成石墨烯片三维导电网络；所述石墨烯嵌入在导电油墨的树脂基体中。本发明特别引入石墨烯油性分散液，结合特定含量和组分的助剂、气相二氧化硅等。该导电油墨形成的薄膜中，具有特殊的结构，不仅石墨烯能够均匀有序分布，而且呈现交错分布，形成石墨烯片层交织的三维导电网络，石墨烯片层嵌入在导电油墨的树脂基体中，使其能够均匀的分布于整个涂膜中。本发明制备的石墨烯导电油墨，涂覆干燥后，可以形成优异的导电三维网络结构，从而具有良好的导电性能和稳定性。本发明提供的制备方法条件温和，工艺简单，易操作，成本较低，具有很大的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于防腐涂料技术领域，涉及一种导电油墨涂膜、导电油墨及其制备方法、发热膜，尤其涉及一种导电油墨涂膜、发热膜用石墨烯导电油墨及其制备方法、发热膜。

背景技术

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，作为一种由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，它是目前进入应用领域中最轻最薄的材料和最强韧的材料，其在室温下的电子迁移率为2×10⁵cm²·V^-1·s^-1，是光速的1/300，理论比表面积能够达到2630m2·g^-1，全波段光吸收只有2.3％，热导率高达5000W·m^-1·K^-1，杨氏模量超过1100GPa，抗拉强度超过130GPa，且韧性非常好，当施加外部机械力时，碳原子会通过弯曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定，所以其断裂强度比钢材还要高200倍，还有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％；另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，并且非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合用于多种学科和领域，也正是由于石墨烯具有上述诸多的优异物理化学性质，其在储能材料，环境工程，灵敏传感方面被广泛应用，被称为“黑金”或是“新材料之王”，而且潜在的应用前景广大，目前已成为全世界的关注焦点与研究热点，同时关于石墨烯等衍生物也从研究阶段走向了产业化，引起了各行各业的广泛参与，是一种应用潜力非常广泛的碳材料，特别是在新型反应分离、新材料、节能环保等众多新兴的产业中都有着巨大的应用前景。

随着时代的发展，人们的生活水平在不断的提高以及政府大力提倡清洁取暖，因此个性化的自主控制的理疗和采暖产品收到人们的喜爱。其中民众更加侧重于发热膜的产品。发热膜是一种链接电后能发热的膜状结构。市面上的发热膜种类繁多并且存在各种缺陷：传统的电阻丝发热膜具有发热均匀性差、电-热转化效率低、局部温度较高等缺点；碳纤维发热膜的主要是聚稀腈和粘胶基碳纤维通过一定工艺复合制成，虽然材质轻、软、与人体有优良的贴合度，但是由于材料本身的特性易燃烧、纤维丝易折断、发热不均衡等缺点容易造成安全事故等等。严重限制了电热膜的市场应用。

近几年，研究人员逐渐将发展方向倾向于石墨烯发热材料。石墨烯发热材料不仅电-热转换率高、节能、安全，而且石墨烯发热膜产生的热量通过远红外的方式散发出来对人体起到理疗保健作用。另外，石墨烯发热膜升温速率快，接通电源60s内就能达到期望温度，不会出现局部温度过高的情况，大大提高了发热膜的安全系数。但是制备的石墨烯发热膜的石墨烯导电油墨成本居高不下，工艺复杂、导电性差以及导电性能不稳定等缺点，大大的限制了石墨烯发热膜的实际应用。

因此，如何找到一种更加适宜的方式将石墨烯类材料更好的用于导电油墨领域，解决石墨烯导电油墨存在的上述问题，更好的提高石墨烯发热膜的性能，已成为诸多应用厂商和一线研发人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种导电油墨涂膜、导电油墨及其制备方法、发热膜，特别是一种导电油墨涂膜和发热膜用石墨烯导电油墨及其制备方法、发热膜，本发明提供的导电油墨中，石墨烯片层能够均匀的交错分布，形成石墨烯片三维导电网络，使得石墨烯导电油墨具有优异的稳定性和导电性能，而且制备方法简单、成本较低，适合工业化生产。