[发明专利]一种发热型石墨烯玻璃及其制备方法

说明书

本发明提出了一种发热型石墨烯玻璃，由以下原料按重量份制备而成：导电玻璃100‑200份、甲烷10‑20份、超细氧化铝5‑9份、硅烷偶联剂4‑8份、紫外线吸收剂1‑2份。本发明采用以耐高温石英玻璃为基体，通过化学气相沉积工艺，在玻璃表面沉积一层极其薄的氧化铝薄层，形成导电玻璃，进而通过硅烷偶联剂在表面连接紫外线吸收剂和超细氧化铝，实现表面改性，进一步继续通过高温化学气相沉积工艺，以甲烷为碳源，在表面形成单层石墨烯，从而实现了发热型石墨烯玻璃的制备，制备工艺简单，制得的玻璃通电后具有发热性能，具有很好的光学、电学性能。

技术领域

本发明涉及玻璃制作技术领域，具体涉及一种发热型石墨烯玻璃及其制备方法。

背景技术

玻璃是一种历史悠久、用途广泛的无定形硅酸盐材料，而石墨烯则是近年来发现的仅由碳原子组成的二维层状材料。石墨烯具有超高的机械强度、导电性、导热性和透明性，恰好与传统的玻璃形成互补。将石墨烯与玻璃结合在一起，发展出一种新型复合材料，即石墨烯玻璃，既能够保持玻璃本身透光性好的优点，又能够把石墨烯所具有的超高导电性、导热性和表面疏水性等特点赋予玻璃。同时由于玻璃成本低廉，应用广泛，使得石墨烯玻璃有望成为一种能够走进日常生活的新型材料。

玻璃是热的不良导体，且有易碎性。当玻璃内外的温度相差太大时，由于膨胀率不一样导致玻璃内部应力不一致就会引发玻璃的开裂。解决玻璃由于受热不均而导致玻璃开裂非常有必要。石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，单层石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光，同时石墨烯的导热系数高达5300W/m·K，比金刚石还要高。

目前有很多用石墨烯制备加热玻璃的技术：CN108558225A提供一种石墨烯玻璃及其制备工艺，按计量配比取石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石充分混合搅拌，高温加热，降温加入石墨烯、纯碱搅拌之后进行玻璃成形工作；成形为不同形状或不同用途的石墨烯玻璃。

该石墨烯玻璃制备工艺制得石墨烯玻璃具有较高的抗弯抗压抗击打性能，材质较软，韧性较高，不容易损坏；但是此方法制备的石墨烯玻璃中石墨烯容易引起团聚问题，石墨烯在玻璃中分布不均匀；导热也不均匀。

专利号为CN201711109005.8一种有机玻璃用增韧填料的制备方法的发明专利公开了一种有机玻璃用增韧填料的制备方法，包括如下步骤：(1)表面预处理、(2)一次改性处、(3)二次改性处理；此发明制备的填料粒子具有特殊结构能对有机玻璃起到增韧作用，改善有机玻璃的使用品质。

但是现有技术缺乏将石墨烯更好的应用在取暖桌表面以解决玻璃均热问题；另外现有发热玻璃制备工艺流程复杂，因此急需一种石墨烯-玻璃及其制备方法来满足目前的需求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种发热型石墨烯玻璃及其制备方法，通过化学气相沉积工艺，在玻璃表面沉积一层极其薄的氧化铝薄层，形成导电玻璃，进而通过硅烷偶联剂在表面连接紫外线吸收剂和超细氧化铝，实现表面改性，进一步继续通过高温化学气相沉积工艺，以甲烷为碳源，在表面形成单层石墨烯，从而实现了发热型石墨烯玻璃的制备，制备工艺简单，制得的玻璃通电后具有发热性能，具有很好的光学、电学性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种发热型石墨烯玻璃，由以下原料按重量份制备而成：导电玻璃100-200份、甲烷10-20份、超细氧化铝5-9份、硅烷偶联剂4-8份、紫外线吸收剂1-2份；

所述导电玻璃采用化学气相沉积工艺，将石英玻璃作为衬底，以铝酸三异丙酯为反应物，氮气作为载气，氧气和水蒸气作为反应催化剂，在化学气相沉积炉中进行沉积，具体包括：

以石英玻璃作为衬底，通过鼓泡的方式用载气将反应物铝酸三异丙酯带入化学气相沉积炉反应器，油浴加热反应物至100-150℃，催化剂氧气和水蒸气的温度也为100-150℃，催化剂和反应物在反应器内才开始混合，混合反应1-2h后取出，得到导电玻璃；