[发明专利]仿生贝壳状石墨烯/丁苯橡胶复合电热材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种仿生贝壳状石墨烯/丁苯橡胶复合电热材料及制备方法，旨在通过原材料的选择和贝壳状结构的构造，赋予了复合材料优异的力学性能和柔性电热性能。制备方法包括：（1）将丁苯胶乳刮涂在光滑基体表面并固化，得到丁苯橡胶层；（2）将石墨烯纳米片加入到丁苯胶乳中并超声处理，得到混合液。（3）将步骤（2）中制备的混合液刮涂在步骤（1）制备的丁苯橡胶层表面，固化后得到双层石墨烯/丁苯橡胶复合材料；（4）在制备的双层复合材料的石墨烯/丁苯橡胶面重复进行步骤（1），（2）和（3），得到多层的贝壳状石墨烯/丁苯橡胶电热材料。该复合材料拥有优异的力学性能和柔性电热性能；该方法制备工艺简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明属于复合材料科学技术领域，具体涉及一种仿生贝壳状石墨烯/丁苯橡胶复合电热材料及制备方法。

背景技术

电热材料可以把电能转换为热能，被广泛的应用在热疗、温度维持、热织物、微通道芯片、传感器加热等领域。目前使用的电热材料基本上都是使用金属丝作为发热材料。但是金属丝在高温条件下容易被氧化，导致发热性能下降；并且金属丝电热材料不能承受多次的弯曲和拉伸，具有较差的柔性电热性能。

贝壳由软的蛋白质和硬的文石晶体交替排列而成，这种独特的结构赋予了贝壳高的强度和韧性的结合。石墨烯作为一种新兴的二维材料，具有超高的比表面积、电导率、热导率、柔韧性、力学性能等，从有效介质理论来看，石墨烯纳米片是一种优异的性能增强添加剂。丁苯橡胶具有优异的弹性、力学性能和抗老化性。因此，通过选择石墨烯纳米片和丁苯橡胶作为原材料来制备仿生贝壳结构是制备具有良好力学性能和柔性电热性能材料的可行方法。

发明内容

本发明主要是通过原材料的选择（石墨烯纳米片和丁苯橡胶）和仿生贝壳状结构的构造，赋予了复合材料优异的力学性能和柔性电热性能。

本发明的一种仿生贝壳状石墨烯/丁苯橡胶复合电热材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将丁苯胶乳刮涂在光滑基体表面，刮涂厚度为100-2000μm，并在30～70℃条件下进行固化，得到丁苯橡胶层。

（2）将5～60份（按质量份算）的石墨烯纳米片加入到40～45份（按质量份算）的丁苯胶乳中，超声处理，得到石墨烯纳米片/丁苯胶乳混合液。

（3）将步骤（2）中制备的石墨烯纳米片/丁苯胶乳混合液刮涂在步骤（1）中制备的丁苯橡胶层表面，刮涂厚度为100～2000μm，并在30～70℃条件下进行固化，得到双层石墨烯/丁苯橡胶复合材料。

（4）在制备的双层石墨烯/丁苯橡胶复合材料的石墨烯/丁苯橡胶面重复步骤（1），（2）和（3），得到多层贝壳状石墨烯/丁苯橡胶电热材料，该层数不小于4层。

本发明的有益效果在于：（1）贝壳状石墨烯/丁苯橡胶复合材料具有优异的力学性能；（2）由于原材料的选择（石墨烯纳米片和丁苯橡胶），该复合材料具有优异的柔性电热性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1为实施例1中具有10层贝壳状石墨烯/丁苯橡胶复合材料的截面形貌。

图2为实施例1中具有10层贝壳状石墨烯/丁苯橡胶复合材料的电热性能。

具体实施方式

实施例1

（1）将丁苯胶乳刮涂在光滑基体表面，刮涂厚度为200μm，并在40℃条件下进行固化，得到丁苯橡胶层。

（2）将0.28g石墨烯纳米片加入到10mL丁苯胶乳中，超声处理，得到石墨烯纳米片/丁苯胶乳混合液。