[发明专利]纳米纤维素石墨烯复合电热膜及其绿色制备工艺

说明书

本发明提供一种纳米纤维素石墨烯复合电热膜及其绿色制备工艺，所述电热膜包括石墨烯与纳米纤维素混合制备得到的复合膜；铺设在所述复合膜上或涂印于复合膜或绝缘层上的电极；以及位于在所述复合膜两侧的绝缘层；其中，复合膜为通过喷墨打印方法将纳米纤维素和石墨烯混合分散系涂印于绝缘层上得到的膜，或通过真空抽滤、浇铸方法制备得到的膜。本发明的电热膜可以调节方阻或电阻率，能较好地适用于发热功率要求不同的场合，具有优异的功率调控性能。本发明的工艺有效提高复合电热膜的柔性和强度，进而增强其电热性能的稳定性和发热温度均匀性，还较高的制备效率。

技术领域

本发明涉及纳米纤维素电热功能材料领域。更具体地说，本发明涉及一种电热性能长期稳定、温度控制精度高、温度分布均匀及环保的纳米纤维素石墨烯复合电热膜及其高效、绿色的制备工艺。

背景技术

石墨烯电热膜具有较高的电热响应速度，较高的热转换效率，现有研究报道其通电产生最高温度可达2727℃左右，可用于卫星、飞机及其它飞行器、风电桨叶的融雪除冰、玻璃等透明基底的除雾除霜、微器件或微区域加热和材料热分析、红外理疗以及电热采暖等。目前，相关专利技术通过化学气相沉淀CVD技术制备石墨烯电热膜；通过将石墨烯分散液挤出制成电热膜；在图案化的基底上通过催化剂生长石墨烯膜再制备电热膜。其中，主要相关的专利在石墨烯膜上植入电极连接件，再通过胶粘剂膜与上下两层绝缘层胶合制成柔性复合电热膜。但纯石墨烯电热膜存在自身电阻不易调整的问题，即功率调控性不高；石墨烯搭接致密，渗透性不足，且纯石墨烯表面因缺少极性基团，自身结合的力学强度不高，不利于胶或树脂的渗透形成牢固的电热层在热和弯曲力作用下产生过大的正温度效应或负温度效应，不利于长期工作的电热性能稳定性和温度控制的精准程度。此外，相关专利还采用石墨烯与高分子树脂复合制备电热涂层，可实现其功率的调控，但因树脂对石墨烯片之间的搭接接触产生影响，也常呈现一定的正温度效应和负温度效应，且石墨烯分散性也是有待改善之处；还有通过氧化石墨烯制备电热膜或涂层，但氧化石墨烯需经高温或化学还原，还原程度不易控制，使其导电性能产生偏差。该领域急需提供一种长期运行电热性能稳定和易调控、石墨烯立体分散均匀、温度分布均匀的石墨烯基复合电热膜及其绿色制备方法。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种纳米纤维素石墨烯复合电热膜，其中，包括：

由一定比例石墨烯与纳米纤维素混合制备得到的复合膜；

位于在所述复合膜两侧的绝缘层；

以及；由导电材料铺设，或涂印在所述复合膜上或绝缘层上形成的电极；

所述电极部分连接所述复合膜，部分伸出所述绝缘层。

优选的是，所述的纳米纤维素石墨烯复合电热膜中，所述纳米纤维素为纳米纤丝纤维素、纤维素纳米晶以及细菌纤维素中的一种或任意组合。

优选的是，所述的纳米纤维素石墨烯复合电热膜中，所述导电材料包括铜箔、铜片、金属丝、导电涂料或导电胶体，所述电极的厚度或直径为0.01-0.10mm。

优选的是，所述的纳米纤维素石墨烯复合电热膜中，将所述导电涂料或导电胶体涂印在复合膜或绝缘层上形成带状结构即得到所述电极。

优选的是，所述的纳米纤维素石墨烯复合电热膜中，所述绝缘层为半固化聚丙烯膜、环氧树脂薄膜或浸渍树脂薄膜，厚度为0.02-0.3mm。

一种纳米纤维素石墨烯复合电热膜的绿色制备工艺，其中，包括：

选用树脂薄膜作为绝缘层；

将纳米纤维素水相分散液和石墨烯水相分散液按比例混合均匀得到混合分散液，将所得的混合分散液通过成膜方法制备得到复合膜；