[发明专利]一种石墨烯发热油墨及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯发热油墨及其制备方法和应用，其包含树脂基体、导电填料、助剂和溶剂，导电填料包括石墨烯，树脂基体由有机聚合物与聚硅氮烷按照质量比1：0.08‑1.5组成，石墨烯发热油墨还包含交联剂；制备：石墨烯采用粉体形式的石墨烯粉体，聚硅氮烷采用溶液形式的聚硅氮烷溶液，首先将石墨烯粉体和聚硅氮烷溶液进行搅拌分散，使充分混合，待混合均匀后，在搅拌下加入剩余原料，制成；及采用上述油墨制成的电发热膜，该发热膜在保证较低温度下优异导电性的前提下，实现了在高温下电阻大幅度提升的特性进而实现自限温，同时其恢复到正常温度时材料阻值变化不大，可逆性好，从而提高了电热膜的循环使用性能以及安全性。

技术领域

本发明属于电热材料领域，尤其涉及石墨烯电热膜，具体涉及一种石墨烯发热油墨及其制备方法和应用。

背景技术

社会的快速发展是建立在对自然资源的严重消耗基础之上，随着人们对生活品质追求提出越来越高的要求，例如：供暖效果好、安全性高、节能环保等等。目前主要有两种供暖方式，其一为煤炭取暖，其二为电热取暖。近二十年来，环境污染的加剧已经严重影响了我们的生活，危害到我们的身体健康，所以电热取暖可以有效降低对煤炭资源的消耗，同时也保护了我们的安全和环境。但在满足人们取暖需求的同时，需要不断改进电热取暖的施工技术和改良电热的材料。

电热膜制热原理是：产品在电场的作用下，发热体中的碳分子团产生“布朗运动”，碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以远红外辐射和对流的形式对外传递，其电能与热能的转换率高达98％以上。碳分子的作用使系统表面迅速升温。将电热膜暖采暖系统安装在墙(地)面上，热能就会源源不断地均匀传递到房间的每一个角落。电热膜之所以能够对空间起到迅速升温的作用，就在于其全部的电能输入被有效地转换成了超过六成多的远红外辐射能和三成多的对流热能。

由于石墨烯导电性能好，电子迁移率快，发热速度快，更加节能环保，并且石墨烯发热原理是“生命光线”8-15μm远红外发热，对人体有很好的保健作用，因此石墨烯发热油墨在远红外电热膜、红外取暖设备、远红外发热衣物、发热帽、发热鞋垫、远红外电热毯、汗蒸房、自发热地板、远红外电热壁画、远红外干燥箱、孵化器、远红外烧烤板等诸多领域都有及其广阔的应用。

目前，涉及到石墨烯发热膜的现有技术很多，例如：

中国专利公告号为CN103338538A的现有技术在2013年10月2日公开了一种石墨烯辐射发热膜及其制备方法和应用，该专利在改善电热膜的电热转换效率、功率偏大以及硬度高不可折叠等方面得到明显改善，但该发热膜存在如下问题：该发热膜在使用过程中，一旦表面被覆盖，热量不能及时散热出去，则必然导致局部温度过高，潜在危险因素过大。

中国专利公告号为CN103607795A的现有技术在2014年2月26日公开了一种石墨烯发热薄膜的制备方法，该专利通过简单易控的方法制备了低电压、尺寸可调的石墨烯发热膜，在相对较小的面积按下其发热很均匀，但是在相对较大的发热面积下或者有覆盖物的情况下，存在热量不能及时散热出去，进而导致局部温度过高，容易造成安全隐患。

中国专利公告号为CN103476158A的现有技术在2015年6月3日公开了PTC复合材料发热膜及其制备方法和应用，该专利通过导电填料与结晶或者半结晶高分子复合材料进行复合得到PTC特性复合材料，但由于采用了结晶或半结晶高分子材料，因此其依靠高分子材料本身的热胀冷缩调节电阻，受有机聚合物材质及构造机理所决定，每次经过流冲击后，阻值变大，不能恢复到原值，可逆性不好，且当高压大电流脉冲冲击时，外包封易炸裂，大大缩短发热膜的使用寿命。