[发明专利]一种柔性石墨烯无纺布发热材料及制备方法

说明书

本发明提出一种柔性石墨烯无纺布发热材料及制备方法，所述发热材料是将氧化石墨烯粉与玻璃粉混合均匀得到复合粉，然后加热完全熔化得到液状的熔体，接着将熔体加入到氮气保护的设置有微孔的离心机中，高速离心甩出并冷却成丝，缠绕成绒状，再由牵引辊连续引出并压制定型，得到复合物，接着将复合物经压辊定型、水合肼还原处理而制得。本发明提供的石墨烯无纺布发热材料通过将氧化石墨烯粉与玻璃粉在熔体状态下利用离心成丝，通过成型和还原，无需再次无纺织布，直接成纤维膜状，不但具有一定的柔性，而且耐高温，耐老化，结构稳定，发热效果好，同时制备设备简单，过程易控，有利于规模化生产。

技术领域

本发明涉及电加热材料的技术领域，特别是涉及一种柔性石墨烯无纺布发热材料及制备方法。

背景技术

随着社会的发展与进步，节能环保意识的提升，人们追求更为舒适、环保的生活方式。其中，安全、环保、经济、方便、舒适、节能的采暖成为众多的需求，特别是针对目前的煤、气采暖热利用率、损耗大、存在污染的问题，研究人员寄希望采用电热采暖实现高效节能的取暖。电采暖清洁环保，但创痛的电采暖介质加热电丝、碳纤维加热的热利用率较低，尤其是低温的远红外功能不足，使得热利用率降低。因此，新型的采暖加热介质的研究越来越受到关注。

石墨烯作为一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有高强度、高导电、高导热等有益性能，其具有比较好的低温远红外功能，热交换能力非常强，在家居低温加热、医疗保健加热等方面具有巨大的应用市场。石墨烯的发热原理是在电场的驱动作用下，石墨烯产生微观的“布朗运动”，碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击发热，产生的热能以远红外线传播，比传统采暖方式要节约能源20-30%，达到98%的电热转换效率。石墨烯成为近些年被广泛推广应用的采暖加热介质。

目前石墨烯作为采暖加热介质，主要是将石墨烯用于无纺布作为加热材料，如将石墨烯分散于尼龙然后成丝，作为无纺布材料；也有将石墨烯分散与粘接剂涂敷于无纺布。然而这些技术由于将石墨烯分散于不耐热的粘接剂，一方面影响石墨烯发热性能的发挥，另一方面得到的发热材料容易老化，影响使用寿命。为此，将石墨烯纤维化然后制备成无纺布成为突破口，但是面临着如何柔性化的问题。因此，新型石墨烯无纺布发热材料的研究备受关注。

中国发明专利申请号201910894813.2公开了一种石墨烯加热面料，制备方法如下：（1）将石墨烯浆料放入静电纺丝机中高压静电纺丝得到石墨烯纤维丝；（2）将棉麻纤维丝和石墨烯纤维丝拧接成一股，得到纺布单丝；（3）以纺布单丝为原丝混编形成无纺布；（4）将导热浆料均匀涂覆在无纺布静置烘干，得到预制导热层；（5）将预制导热层加入至烘箱内恒温烘干至完全烘干，得到石墨烯加热面料。中国发明专利申请号201711129522.1公开了一种汽车座椅用电加热石墨烯无纺布制备方法，采用静电吸附和浸渍压轧联用法将氧化石墨烯纳米片包覆在无纺布的表面；再将氧化石墨烯包覆的无纺布置于氢碘酸蒸汽中还原得到石墨烯包覆的无纺布。

为了解决现有石墨烯无纺布发热材料无法有效发挥加热性能和容易老化的问题，有必要提出一种新型石墨烯无纺布加热材料，进而改善石墨烯无纺布加热材料的适用性和耐久性。

发明内容

针对目前石墨烯发热无纺布采用分散石墨烯成丝或涂敷石墨烯粘接浆料时，影响石墨烯发热性能，并且容易老化的问题，本发明提出一种柔性石墨烯无纺布发热材料及制备方法，从而得到了具有一定柔性的耐高温、耐老化和结构稳定的石墨烯无纺布发热材料。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种柔性石墨烯无纺布发热材料，所述发热材料是将氧化石墨烯粉与玻璃粉混合均匀得到复合粉，然后加热完全熔化得到液状的熔体，接着将熔体加入到氮气保护的设置有微孔的离心机中，高速离心甩出并冷却成丝，缠绕成绒状，再由牵引辊连续引出并压制定型，得到复合物，接着将复合物经压辊定型、水合肼还原处理而制得。

优选的，所述玻璃粉的始熔温度为550℃，加工温度为700-850℃。