[实用新型]一种石墨烯电热床垫

说明书

本实用新型公开了一种石墨烯电热床垫，从下向上依次为弹性部、石墨烯电热膜和单层织物，石墨烯电热膜包括涂覆面、加固层和涂覆层，涂覆层为条状，迂回排列在涂覆面上，涂覆层内均匀分布有石墨烯纳米颗粒，加固层单层通孔结构薄膜，涂覆层部分渗入通孔中，涂覆层两端分别粘结有铜箔。本实用新型石墨烯电热膜中加设加固层，使涂覆面和涂覆层之间连接紧密，解决了涂覆面与涂覆层之间相容性差的问题，反复形变后不会出现涂覆层脱落或者断裂的情况，使用寿命长，涂覆层中可添加较高比重的石墨烯，使石墨烯电热膜发热均匀稳定。石墨烯电热膜工作电压小，无安全隐患，无需额外包覆绝缘物，可直接设置在单层织物下，通电后发热快，实现即开即热。

技术领域

本实用新型涉及石墨烯制品，具体涉及一种石墨烯电热床垫。

背景技术

石墨烯作为一种新型的二维纳米材料，是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体，石墨烯是由sp2杂化的碳原子蜂窝状六角结构紧密排列而成的二维单原子层片状晶体材料，具有大π共轭体系和最薄单层原子厚度的结构，这使得其拥有独特的光、电、磁、机械等物理性能和化学性质，自2004年发现以来，石墨烯不仅在理论科学上受到了极大关注，在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等诸多领域具体实际应用中也有很高的开发潜力和应用价值。

石墨烯具稳定的电热和远红外自发热性能，利用该性能可将石墨烯制成保暖保健相关的产品，如石墨烯远红外保健袜、石墨烯自发热护腕等。制备该类产品通常是将石墨烯均匀分布在特定载体中，如含有一定比例的石墨烯化学纤维或者石墨烯复合材料等，由于石墨烯可自发团聚，若制备石墨烯含量较高的载体成本会很高且力学性能下降明显，但石墨烯含量低，在载体中过于分散，会出现发热不均匀以及远红外自发热不明显等问题，无法充分发挥石墨烯的热性能，并且由于石墨烯复合材料存在界面相容性差的问题，随着石墨烯制品在使用中的反复形变，容易出现裂痕甚至断裂，降低其自发热性能和使用寿命，影响石墨烯制品的保健功能。

电热床垫是一种常见的床上用品，在其织物夹层中安置电阻丝，连接市电发热。出于安全考虑，电阻丝往往会安置在床垫中间部分，并且电阻丝有一定的硬度，为了保证舒适其上还会设置一定厚度的棉絮层，并且电阻丝还需包覆在绝缘体内以防漏电，上述情况会大幅降低电阻丝的加热效果，无法实现即开即热。此外，随着电热床垫使用，电阻丝反复形变后会出现局部变细，导致电阻增加而局部发热过多，甚至还会出现电阻丝断裂导致床垫无法使用。

实用新型内容

本实用新型针对现有电热床垫电阻丝发热慢且不稳定的问题，提供一种石墨烯电热床垫。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种石墨烯电热床垫，从下向上依次为弹性部、石墨烯电热膜和单层织物，其特征在于，所述石墨烯电热膜包括涂覆面、加固层和涂覆层，涂覆层为条状，迂回排列在涂覆面上，涂覆层内均匀分布有石墨烯纳米颗粒，加固层位于涂覆面和涂覆层之间，为单层通孔结构薄膜，涂覆层部分渗入通孔中，涂覆层两端分别粘结有铜箔，所述铜箔连接有导线。

石墨烯电热膜的制备方法为：1)制备石墨烯涂覆液：将纳米石墨烯加入到天然胶乳中，搅拌均匀后加入分散剂5040，用胶体磨研磨后静置备用，其中，纳米石墨烯用量为所述石墨烯涂覆液重量的15％-30％；所述分散剂5040用量为所述石墨烯涂覆液重量的1％；2)气息图案法制备加固层：将涂覆面表面清洗干净并晾干，在其表面平行等距粘贴若干长条状PE膜，将醋酸纤维素溶解在二硫化碳中配制成6-12g/L的溶液，将涂覆面边缘折叠5mm后平铺在冰面上，将溶液均匀涂刷在涂覆面表面形成层厚为0.5-1.5mm的聚合物溶液膜，控制湿度为70-100％、温度为26℃-28℃，待二硫化碳挥发后形成具有通孔结构的醋酸纤维膜，即为加固层；3)喷涂及硫化：将硫化剂加入到步骤1)所得石墨烯涂覆液中并搅拌均匀，脱泡后装入喷枪，均匀喷涂在加固层上，用40-50℃的热压辊将石墨烯涂覆液碾压平整并进行预硫化，辊压为30-50MPa，辊压时间为15-30min，再在70-90℃的烘箱中继续硫化4-6h，取出后将涂覆面边缘剪掉，将PE膜小心去除，制得石墨烯电热膜；4)成型：将步骤3)所得石墨烯电热膜裁剪成所需形状。