[发明专利]一种石墨烯基自限温电热浆料及其制备方法和在电热地板系统中的应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯基自限温电热浆料及其制备方法和在电热地板系统中的应用。所述电热浆料是用包含石墨烯分散液、树脂、电热填料、PTC自限温填料、除甲醛功能填料、各类助剂进行混合后制备均质石墨烯电热多功能浆料；对木质基板表面处理后，涂覆纯石墨烯浆料用以提升基板各表面导热性能；将电热多功能浆料与处理后的基板进行复合，干燥后铺设导电线路、保护层、保温层和温控系统等。本发明具有发热层自限温、除甲醛功能，基材高导热性能，制造工艺简单，健康环保，可规模化生产等优点。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯基自限温电热浆料及其制备方法和在电热地板系统中的应用，属于电热材料及应用领域。

背景技术

“雾霾”等环境污染问题引起全社会的高度重视，传统燃煤导致的大气污染，也已经成为影响中国公众健康的主要危险因素之一，每年给我国造成千亿的健康经济损失和疾病负担。我国是世界第二大电力消费国，装机容量世界第一。推广使用电采暖，替代燃煤供暖，可以减少污染物排放。电热地板是一种通电后能发热的复合地板，由可导电的特制电热浆料、金属载流条经加工，复合在绝缘木质基体材料上制成。工作时以电热涂层为发热体，将热量以辐射的形式送入空间，使人体和物体首先得到温暖，其综合效果优于传统的对流供暖方式。电热系统由电源、温控器、耐磨层、装饰层、基材层、石墨烯基导电发热层、保护层及保温反射层等构成复合结构。电源经导线连通导电发热层,将电能转化为热能。由于导电发热层为纯电阻电路，故其转换效率高，除小部分损失（2%），绝大部分（98%）被转化成热能。与传统燃煤供暖方式相比，具有健康、环保、节能、效率高等优点，并可提供个性化的供热选择，有望从根源上解决污染源，势在必行。

石墨烯是由蜂窝状单层碳原子层构成的新兴碳材料，具有优异的电学性能(电子迁移率＞ 2×10⁵ cm²/V s)，突出的导热性能(5000 W/mK)，超高的比表面积(2630 m²/g)，同时还兼具轻便、柔韧性好、可大面积使用、不易氧化等优点，具有比其它电热材料更加突出的远红外辐射性能，制成的加热元器件具有体感温度高、热舒适性好的特点，因此具备成为优异电热材料的特点及潜力。

中国专利CN 108177225 A，CN 107559938 A，CN 106304435 A虽然使用了石墨烯作为电热浆料核心组分，但其安全防过热设计均依赖于防过热温控装置，即依赖于温度传感器（热电偶）测量温度与预设温度控制程序，而这又取决于温度传感器的放置位置。温度传感器放置位置不合理或在远离热电偶放置位置区域温度过高时，极易引发局部过热而不被温控程序控制，引发火灾。通过对石墨烯电热浆料成分与功能的调控而达到自身限温功能的研发，目前尚未见报道。

现有石墨烯或石墨类电热浆料及其电热应用，例如中国专利CN 205279216 U，CN107178819 A，CN 107882294 A等，虽然使用石墨烯涂覆于基体材料上作为电热应用，但其涂覆范围仅限于基体材料一侧，仅仅利用石墨烯电阻发热功能，未能充分利用石墨烯出色的传热性质将基材一侧的热量通过周围表面涂覆石墨烯而传输到另一侧，石墨烯优异的热传导功能未能得到充分利用，导致有相当部分热量未能传递至地板表面而被浪费。

发明内容

本发明旨在提供一种石墨烯基自限温电热浆料及其制备方法和在电热地板系统中的应用，以具备优异理化性质的石墨烯为原材料，通过石墨烯与各功能填料，自限温填料的液相复合，使其具备电发热、红外发射、阻燃、除甲醛、自限温、电阻率、工作电压与发热功率可调等功能。

本发明还提供了该电热浆料的制备方法和其在电热地板系统中的应用。通过对基材所有表面均涂覆纯石墨烯，利用其优异热传导功能，使石墨烯导电发热层的热量可以高效传递至基材另一面，提高热量利用率。

本发明提供了一种石墨烯基自限温电热浆料，包括以下重量配比的原料：

石墨烯：1-20份，

分散液溶剂：10-500份，