[发明专利]一种无VOC挥发的石墨烯发热膜及制备方法

说明书

本发明涉及发热材料领域，公开了一种无VOC挥发的石墨烯发热膜及制备方法。包括如下制备过程：（1）将石墨烯与无机粘接剂混合研磨，出料，得到复合粉；（2）将聚酰亚胺薄膜浸泡在高浓度甲醇溶液中，得到表面溶胀的聚酰亚胺薄膜；（3）将复合粉静电喷涂于表面溶胀的聚酰亚胺薄膜上，得到涂层膜；（4）向涂层膜表面喷涂水膜养护，然后干燥固化，即得无VOC挥发的石墨烯发热膜。本发明通过将石墨烯与无机粘接剂研磨后喷涂到溶胀的聚酰亚胺薄膜上，喷涂水膜使石墨烯粘接成石墨烯膜，得到发热性能优异的石墨烯发热膜，可以将发热、传热作用最大化，发热稳定，不会有VOC挥发，环保性好，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及发热材料领域，公开了一种无VOC挥发的石墨烯发热膜及制备方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，具有优越的热传导性能、高强度、高韧性以及超大的比表面积，单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数最高的碳材料，使得石墨烯成为电热膜领域最吸引人的材料之一。石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数，远高于金属中导热系数最高的金、银、铜、铝等，同时石墨烯具有良好的柔韧性和强度，这为制备应用更广泛的发电热膜提供了良好的基础。

由于石墨烯本身是二维及柔性、透明、结构稳定，其低电阻率，可耐受极高的饱和电流，交、直流通用；其低电压变生高热量，3V电源即可加温至100℃以上，轻松实现低品位能源到高品位应用的转化；具有高饱和电流、高导热系数，单位面积功率高，具有发热快、传热快、发热均匀的特性；石墨烯膜是百分之百的碳，碳产生远红外辐射，有良好的医疗、理疗作用。因此，石墨烯非常适合应用在加热膜领域。

石墨烯发热膜相比于传统电热丝加热膜，其柔性适应性更宽，特别是对于家居、智能穿戴、工业精密加热等提供了更为广泛的应用。以石墨烯制成的可加热石墨烯薄膜将有非常广阔的应用价值。目前，将石墨烯用于制备发热膜有两个主流技术方向。一种是将石墨烯粉分散于柔性聚合物然后涂敷成型；另一种技术路线是将石墨烯预制为高浓度浆体，然后在基膜上涂刷。对于石墨烯发热膜的制备及应用成为当前的热门课题。

中国发明专利申请号201810679908.8公开了一种石墨烯发热膜及其制备方法，由石墨烯浆料在基材上涂覆而成，石墨烯浆料包括氧化石墨烯粉末10~20份、纳米竹炭粉5~8份、水30~50份、粘结剂3~5份。该发明通过氧化石墨烯粉末与纳米竹炭粉复合而成，除了具备发热功能外，还可调节湿度、净化空气，特别适用于作为电暖器的发热元件。

中国发明专利申请号201810121177.5公开了一种硅橡胶基柔性石墨烯发热膜及其制备方法、发热器件和应用。该硅橡胶基柔性石墨烯发热膜主要采用硅树脂包覆石墨烯、硅橡胶、耐热性添加剂、催化剂和交联剂等原料制成，其中，硅橡胶中含有甲基三氟丙基基团，可使得该石墨烯发热膜发热体具有柔性、可变形性且耐溶剂等性能，同时，采用硅树脂包覆石墨烯，提高了石墨烯与硅橡胶基体的相容性，使得石墨烯能够均匀分散在硅橡胶基体中，在低填充下即可形成导电网络，有利于保持硅橡胶的柔性以及可变形性，且该石墨烯发热膜的机械性能也得到提高；采用耐热性添加剂，使得石墨烯发热膜可在300℃以上高温使用。

根据上述，现有方案中用于石墨烯发热膜的制备方法中，了使石墨烯成膜，通常需要在石墨烯浆料中均使用有机粘接剂（如酚醛树脂），该材料耐高温性能较好，但在加热使用时仍然存在较多的挥发性有机化合物（VOC），影响了石墨烯发热膜的发展应用，本发明提出了一种无VOC挥发的石墨烯发热膜及制备方法，可有效解决上述技术问题。

发明内容

目前应用较广的石墨烯发热膜的制备方法中，通常采用涂刷石墨烯浆料，需要添加有机成膜粘接剂，容易导致加热使用时产生挥发性有机化合物（VOC）的问题。

本发明通过以下技术方案解决上述问题：

一种无VOC挥发的石墨烯发热膜的制备方法，制备的具体过程为：

（1）先将石墨烯与无机粘接剂混合均匀，然后使用研磨机进行研磨处理，出料，得到石墨烯与无机粘接剂的复合粉；