[发明专利]一种石墨烯发热混合料、发热元件、发热管及制备工艺

说明书

本发明公开了一种石墨烯发热混合料、发热元件、发热管及其制备工艺，其中石墨烯发热混合料以质量份计包含：石墨烯1‑5份、绝缘微粒5‑20份、溶剂3‑30份、交联剂1‑13份。本发明的石墨烯发热混合料具有低成本、可塑性且制备简单，制成发热元件后，质量优良、发热均匀性佳。本发明的发热管具有良好的发热性能、加热时间短、使用寿命长，具有超低功耗且可达400℃以上超高温。而且发热管发热时会散播出远红外光线，可促进新陈代谢、提升人体免疫系统，可应用于家庭取暖、医疗设备、工业加热等领域，造就绿色无害的环境。

技术领域

本发明属于发热元件技术领域，特别涉及一种石墨烯发热混合料、发热元件、发热管及制备工艺。

背景技术

电阻加热单元常用在电热系统中，一般采用金属箔、薄膜涂层、镍丝、金属网等材料。使用最多的加热元件为镍铬合金。然而，对于镍铬合金，目前在以下方面仍然显得不足：镍铬合金的密度大，使用时厚度有数毫米；电阻率低(约10^-6Ω·m)，仍然存在着电热转化效率低，加热速率小，加热元件没有自动恒温及功率补偿功能，使得电热系统结构复杂，热惯性大等不足之处；铁铬铝是铁素体合金，存在常温脆性、475℃脆性和1000℃以上的高温脆性，由于高温脆性导致的高温强度低最终导致电热元件使用寿命短；合金的可焊性很差，难修复。

石墨烯(Graphene)是由单碳原子层构成的二维晶体材料，被称为神奇的材料，是已知材料中最薄的，Andre Geim和Konstantin Novoselov因为对石墨烯研究的贡献获得了2010年诺贝尔物理奖，并掀起了全世界的研究热潮。石墨烯优异的导电、导热性能完全超过金属，其良好的机械性能、较低的密度和耐高温耐腐蚀的优点，让其具备了取代现今电热材料领域的潜力。

但现有石墨烯大部分使用于散热，只有极少数使用在加热。且综观现有石墨烯发热所使用的材料耐温并无法替代300℃以上高温发热元件，来满足现今发热的需求。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种石墨烯发热混合料、发热元件、发热管及其制备工艺。具体地，本申请提供一种制备200℃以上，优选为400℃以上高温的低功耗节能发热方法。本发明能够大幅提高热转换效率，具有超低功耗、超高温等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯发热混合料，按质量份包含：石墨烯1-5份、绝缘微粒5-20份、溶剂3-30份、交联剂1-13份。

优选地，所述绝缘微粒为高岭土、云母粉、石英粉、二氧化硅、白炭黑、氧化镁、二氧化钛中的任一种或几种的组合。

优选地，所述溶剂为乙醇，所述交联剂为硅酸盐。

一种上述发热混合料的制备方法，包括如下步骤：

(1)对石墨烯、绝缘微粒进行烘烤处理；

(2)将步骤(1)处理后的石墨烯1-5份、绝缘微粒5-20份按配比置入搅拌机中进行均匀混合，制得混合料；

(3)将步骤(2)制得的混合料经过筛处理后，再添加溶剂3-30份，密封搅拌处理，制得混合浆料；

(4)将混合浆料与交联剂1-13份混合均匀，制得石墨烯发热混合料。

优选地，步骤(1)中的原料烘烤处理为放置烤箱250℃烘干。

一种发热元件，由上述发热混合料制备而成。

优选地，本发明的发热元件为发热芯。

一种上述发热芯的制备工艺，包括如下步骤：

(1)将石墨烯发热混合料通过直径1-15mm挤花嘴，形成石墨烯发热芯半成品；

(2)石墨烯发热芯半成品经烘烤、退火处理，即得到石墨烯发热芯。