[发明专利]一种石墨烯多层复合隔热膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯多层复合隔热膜及其制备方法和应用，属于隔热膜或发热膜技术领域。本发明的石墨烯多层复合隔热膜，包括从上至下依次设置的石墨烯层、柔性高分子膜层、硅溶胶层和玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶层。本发明将石墨烯制成石墨烯浆料与现有玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶隔热材料有机结合，将石墨烯优异的热学及力学等方面性能用以加强隔绝外部热量以及隔热膜强度，最大限度的发挥了两种材料的优势。并且，在本发明石墨烯多层复合隔热膜中的石墨烯层左右两端接通铜片电极后亦可作为石墨烯电热膜，得到的电热膜发热均匀，使用电压低，具有良好的电热性能，可被广泛应用于发热地板、建筑取暖、远红外保健医疗等生活领域。

技术领域

本发明属于隔热膜或发热膜技术领域，具体涉及一种石墨烯多层复合隔热膜及其制备方法和应用。

背景技术

国内经济快速增长，各项建设取得巨大成就的同时也出现了不少能源浪费与能源使用效率低下等问题。其中建筑能耗(包括：空调制热、制冷、生活能耗、建造能耗等)约占我国能源总消耗量的1/3，而来自空调的制冷制热的能源消耗约占到总能耗的20％。除去设备自身原因以外，建筑物自身没有采取节能的设计方案及隔热保温材料性能不佳导致的能耗增加也是一个重要原因。

虽然目前市面上有不少隔热保温的建筑材料，但存在隔热、阻燃、防火性能较好的材料价格昂贵，一些厂家为追求节约成本使得生产的保温建筑材料本身隔热、阻燃、防火、机械等性能较差。

近年来石墨烯以其优异的光、电、热、力等方面性能获得了巨大的发展，使其生产成本不断下降，因此有必要开发一款价格相对低廉性能较好的石墨烯隔热保温材料。

电发热膜作为一种具有无限潜力的发热材料，被广泛应用于建筑取暖、发热地板、远红外保健房等生活领域，以及烤漆房、烘干房等工业领域，目前的电发热材料使用的电热体基本上都是采用金属丝或石墨、碳粉、导电碳黑、炭纤维等粉体材料，电热转换效率较低；对于大量使用的金属丝发热体，由于金属丝在高温下的氧化作用，极容易产生氧化腐蚀、耗能增大等现象，且使用寿命短，在家居领域使用220伏交流电，容易产生漏电、燃烧等不安全问题。

基于上述理由，提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中隔热膜在机械强度、耐火、防水、防潮等性能上存在的缺陷或不足，提供一种石墨烯多层复合隔热膜及其制备方法和应用。本发明的石墨烯多层复合隔热膜是利用现有原材料与石墨烯层构筑形成的多层结构，起到高性能发热及隔热保温作用。

在本发明的石墨烯多层复合膜中石墨烯层左右两端设置导电电极，可得到石墨烯电热膜。所述石墨烯电热膜在实现发热功能的同时又减少了热量的损失，使电热使用效率得到极大的提高，安全有效，节能环保，因此可被广泛应用于发热地板、建筑取暖、远红外保健医疗等生活领域。

为了实现本发明的上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯多层复合隔热膜，包括从上至下依次设置的石墨烯层、柔性高分子膜层、硅溶胶层和玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶层。

进一步地，上述技术方案，所述石墨烯层的厚度为10～100μm，较优选为30～100μm。

进一步地，上述技术方案，所述柔性高分子膜层的厚度为80～120μm，所述硅溶胶层厚度为5～10μm，所述玻璃纤维增强二氧化硅气凝胶层的厚度为0.2～0.5cm。

进一步地，上述技术方案，所述柔性高分子膜层采用的材料为聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚氨酯(PU)中的任意一种或几种材料的复合材料。

本发明的第二个目的在于提供上述所述的石墨烯多层复合隔热膜的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)按配比将石墨烯粉体、水溶性树脂、消泡剂、流平剂、成膜助剂混合均匀，得到石墨烯浆料，备用；