[发明专利]一种负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯电发热膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯电发热膜及其制备方法，负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯通过水热法制备，石墨烯由于被钴掺杂的纳米氧化锰纳米颗粒包覆，因而不容易团聚，具有良好的分散性好。负载有钴掺杂的纳米氧化锰的石墨烯形成的电加热膜由于钴掺杂的纳米氧化锰颗粒和石墨烯界面的存在，从而增加了界面散射，提高了发热效率。同时，氧化锰经钴掺杂后提高了远红外发射性能，因此，产生的热量更容易通过辐射方式发散到空间，具有良好的远红外加热的功能，提高了热量的传播速度。本发明提高石墨烯的分散性，进一步提高了电加热膜的加热效率。

技术领域

本发明属于电发热材料技术领域，具体涉及一种负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯电发热膜及其制备方法，具体为在石墨烯表面负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒作为成膜填料，具有良好的热产生性能和远红外辐射性能。

背景技术

石墨烯地暖是一种将电能转化为热能的方法，具有电热利用率高、静音、使用寿命长，比电热丝取暖和空调取暖性能更优，是一种环保型采暖方式。然而，目前石墨烯地暖还有待改进的地方。采用化学法制备氧化石墨烯相对价格昂贵，不利于大量的应用；石墨烯具有非常大的比表面，石墨烯极其容易团聚；石墨烯和有机的树脂等结合不好，因而在石墨烯使用之前需要进行表面改性处理，从而提高了产品的成本。石墨烯的导电性能太好，阻抗太小，电热产生的效率不高。石墨烯的远红外性能并不高，因此，在有的石墨烯地暖需要加入远红外发射剂。目前的远红外发射剂大部分的是陶瓷，主要在较高的温度下才发射远红外线。因而开发低温下的远红外发射剂才能有效将热地热膜产生的热量辐射出去。氧化物纳米颗粒具有良好的红外辐射功能，因此，在电热膜浆料中添加纳米氧化物颗粒是一种解决的办法。但是直接在浆料中加入纳米氧化物同样容易产生团聚。同时，也容易造成膜层中石墨烯与纳米颗粒的分布不均匀，从而对膜层的性能造成影响。

故，本发明提出一种技术方案以解决现有技术存在的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的以上缺点，本发明提出一种负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯电发热膜及其制备方法，采用钴掺杂氧化锰包覆多层石墨烯复合材料作为电热膜主要填料，由于钴掺杂的纳米氧化锰颗粒和石墨烯界面的存在，从而增加了界面散射，提高了发热效率。

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

一种负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯电发热膜，该电发热膜采用钴掺杂氧化锰包覆多层石墨烯复合材料作为电热膜填料。

一种负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯电发热膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤S10:制备负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯粉体；

步骤S20:制备发热膜浆料，该发热膜浆料配比为：5重量份步骤S1制备的石墨烯粉体，3重量份的聚偏氟乙烯和2重量份的N-甲基吡咯烷酮，并搅拌均匀；

步骤S30:采用丝网印刷的方法将浆料均匀涂覆于PET膜，在70度下自然干燥后固化形成厚度为0.01-0.1mm的负载钴掺杂氧化锰纳米颗粒的石墨烯电发热膜；其中，PET膜的背面涂覆有铝膜作为红外反射层；

步骤S40:利用热压贴合法将上层绝缘材料贴合在步骤S30制备的发热膜上，形成绝缘材料-发热膜-绝缘材料-红外反射层复合电加热膜结构；

其中，步骤S10进一步包括：

步骤S10.1：量取体积比为7:3～9:1的DMF和去离子水，混合均匀后作为混合溶剂A；

步骤S10.2:称取膨胀石墨，加入到混合溶剂A中，超声1小时后获得多层石墨烯分散液C，膨胀石墨相对溶剂A的浓度为1-2g/L；