[发明专利]一种新型加热膜及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及二维材料应用领域，具体涉及一种新型加热膜及其制备方法与应用，该新型加热膜的组成包括二维纳米复合材料、碳纳米管和高分子材料，涂层厚度为1～100μm，热扩散系数为5～20cm²/S，导热系数为1000～3000W/(m〃k)。在制备时，先将二维纳米复合材料、碳纳米管和高分子材料制成复合材料，再进行制膜，即得。该新型加热膜可作为电热膜应用于电热领域，具有优异的热效率和导热能力，同时具有优异的稳定性和机械性能。且制备时原料成本较低，且制备工艺重复性高、过程简单、耗时少，适于工业化生产。

技术领域

本发明涉及二维材料应用领域，具体涉及一种新型加热膜及其制备方法与应用。

背景技术

当前常用加热材料存在电阻率低(～10^–6Ω/m)，电热转化效率低，加热速率小，使用寿命短等问题。而二维纳米材料，如石墨烯具有优异性能，如、电学性能：室温下电子迁移率可达2×105cm2/Vs，导热性能：5000W/(mK)，超常的比表面积(2630m2/g)，杨氏模量(1100GPa)和断裂强度(125GPa)；石墨烯良好的机械性能和较低的密度更让其具备了在电热材料领域取代金属的潜力。

目前，市面上出现了石墨烯电热膜或加热膜，在加热膜中添加组分易出现分布不均，或与石墨烯接触不佳的情况，因此往往需要较大的添加量，造成成膜重量大、柔韧性差等缺陷，且加热体整体采用石墨烯分散液，制造成本也较高。鉴于这种技术缺陷，开发一种基于新型二维纳米复合材料，结构简单，使用方便，制造成本低，分散均匀，重量轻盈，电热效率好的新型加热膜及其生产方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种结构简单，使用方便，柔韧性好，制造成本低，分散均匀，重量轻盈，电热效率好的新型加热膜及其制备方法与应用。

本发明第一目的在于提供一种新型加热膜，技术方案如下：

一种新型加热膜，组成包括二维纳米复合材料、碳纳米管和高分子材料，涂层厚度为1～100μm，热扩散系数为5～20cm²/S，导热系数为1000～3000W/(m〃k)；

所述二维纳米复合材料的质量占总质量的0.1％-10％；所述碳纳米管的质量占总质量的0.1％-10％，所述高分子材料的质量占总质量的99.8％-20％。

优选所述二维纳米复合材料的质量占总质量的0.5％-2％。

优选所述碳纳米管的质量占总质量的0.5％-2％。

优选所述高分子的质量占总质量的90％-98％。

作为本发明的一种优选方案，所述二维纳米复合材料具有三明治结构，由中间层和上下层组成，所述中间层的材料为石墨烯、BN、黑鳞、二维硫化物、二维碳化物的一种或其混合物；优选为石墨烯；所述上下层的材料为银、铁、铜、氮化铝、氧化铝、导电高分子、纤维素的一种或其混合物。

作为本发明的一种优选方案，所述高分子材料为聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯中的一种或其混合物；优选聚酰胺、聚酰亚胺。

本发明第二目的在于提供一种新型加热膜的制备方法，技术方案如下：

一种新型加热膜的制备方法，将二维纳米复合材料、碳纳米管和高分子单体在溶剂中混合后，加入引发剂，聚合反应后得到复合材料，用所述复合材料制膜，即得。

或采用以下技术方案：

一种新型加热膜的制备方法，将二维纳米复合材料、碳纳米管和高分子材料混合后得到复合材料，用所述复合材料制膜，即得。

作为本发明的一种优选方案，所述高分子单体为芳香族二胺，芳香族二酐，偏氟乙烯中的一种或其混合物；优选芳香族二胺，芳香族二酐。