本發(fā)明涉及一種電熱膜，尤其涉及一種基于石墨烯的防水電熱膜及其生產方法。
背景技術：
電熱膜是一種通電后能發(fā)熱的薄膜，是由可導電的特種油墨、金屬載流條經加工、熱壓在絕緣聚酯薄膜間制成。電熱膜分為用于電子電器、軍事等的高溫電熱膜和民用的低溫電熱膜。用于地面供暖的傳統(tǒng)低溫電熱膜必須經過耐熱塑膠真空封套后才能使用，以保證使用壽命與安全。
電熱膜通常采用的導電填料有碳粉(石墨粉、導電炭黑)、金屬粉(鎳、銀等)。金屬粉密度大、價格高、易氧化而影響使用壽命；碳粉的添加量大、電阻高因而使用電壓高于安全電壓、不安全，長時間使用容易老化，電弧發(fā)生變化，最終導致發(fā)熱效率大幅降低。
石墨烯是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料，是由碳六元環(huán)組成的二維周期性結構，在物理、化學等方面具有獨特的、優(yōu)異的性能，例如：優(yōu)異的電導率、較高的比表面積、較高的抗拉強度、較高的光透過率、較高的穩(wěn)定性、較高的熱導率等。近年來，石墨烯作為新型導電填料的研究在國內外電熱材料領域都掀起了研究熱潮并取得了令人矚目的成果。
目前見諸報道的石墨烯電熱膜專利中，制備的石墨烯導電漿料幾乎都是溶劑型，比如CN 105188164A、CN 104517664A、CN 103607795A。溶劑型石墨烯導電漿料不環(huán)保，大量可燃溶劑的揮發(fā)也使電熱膜的制備過程很不安全。因此，目前急需開發(fā)一種制備過程安全環(huán)保的石墨烯電熱膜。
技術實現(xiàn)要素：
因此，針對以上內容，本發(fā)明提供一種基于石墨烯的防水電熱膜及其制備方法，解決現(xiàn)有技術中的電熱膜制備過程不安全不環(huán)保的問題。
為達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種基于石墨烯的防水電熱膜的制備方法，包括以下制備步驟：
(1)將石墨烯分散在水中，與樹脂乳液及助劑混合，得到石墨烯基水性電熱漿料；
(2)將無紡布浸漬在所述石墨烯水性電熱漿料中，然后烘干，制備得到電熱無紡布；
(3)電熱無紡布兩端貼上導電銅箔；
(4)貼有導電銅箔的電熱無紡布上下表面覆蓋聚酯塑料膜并熱夾合在聚酯塑料膜中間。
進一步的改進是：所述石墨烯為采用機械剝離石墨法生產，由單層和部分寡層石墨烯堆積而成的粉體；具有以下技術指標：外觀，黑灰色粉末；厚度＜5nm，直徑5～20nm，含水率＜2％；堆積密度0.02～0.04g/ml。
進一步的改進是：所述樹脂乳液為聚丙烯酸酯乳液。
進一步的改進是：所述助劑包括分散劑、消泡劑、防腐劑、成膜助劑。
進一步的改進是：所述無紡布為親水無紡布。
一種基于石墨烯的防水電熱膜，所述防水電熱膜由上下表面覆蓋有聚酯塑料膜的貼有導電銅箔的電熱無紡布組成，所述電熱無紡布由無紡布浸漬在電熱漿料中處理而得，所述電熱漿料包含以下原料組成：石墨烯、聚丙烯酸乳液、分散劑、消泡劑、防腐劑、成膜助劑，所述石墨烯為采用機械剝離石墨法生產，由單層和部分寡層石墨烯堆積而成的粉體；具有以下技術指標：外觀，黑灰色粉末；厚度＜5nm，直徑5～20nm，含水率＜2％；堆積密度0.02～0.04g/ml。
進一步的改進是：所述電熱漿料的原料組分按以下重量份組成：石墨烯3～5重量份、聚丙烯酸乳液50～60重量份、分散劑20～30重量份、消泡劑5～10重量份、防腐劑3～8重量份、成膜助劑10～15重量份。
進一步的改進是：所述電熱漿料的原料組分按以下重量份組成：石墨烯4重量份、聚丙烯酸乳液50重量份、分散劑26重量份、消泡劑5重量份、防腐劑5重量份、成膜助劑10重量份。
進一步的改進是：所述分散劑為3-氨丙基三乙氧基硅烷、所述消泡劑為礦物油、所述成膜助劑為十二烷基苯磺酸鈉。
進一步的改進是：所述防腐劑為山梨酸鉀。
通過采用前述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的基于石墨烯的防水電熱膜，其制備過程安全環(huán)保，所制得的電熱膜可在安全電壓下快速制熱，電熱膜耐折、耐壓、可折疊，防水性能好，潮濕環(huán)境下可照常使用?？蓮V泛用于民用電暖器、電熱元器件、紅外理療、道路冬季融雪除冰等領域。本發(fā)明的電熱膜，制備過程中不需要添加溶劑，所需原料組分環(huán)保，有效解決了傳統(tǒng)的電熱膜制備過程中溶劑揮發(fā)導致出現(xiàn)對人體、對周圍環(huán)境有害的問題。
具體實施方式
以下將結合具體實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應用技術手段來解決技術問題，并達成技術效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。
若未特別指明，實施例中所采用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規(guī)手段，所采用的試劑和產品也均為可商業(yè)獲得的。所用試劑的來源、商品名以及有必要列出其組成成分者，均在首次出現(xiàn)時標明。
實施例一
一種基于石墨烯的防水電熱膜，所述防水電熱膜由上下表面覆蓋有聚酯塑料膜的貼有導電銅箔的電熱無紡布組成，所述電熱無紡布由無紡布浸漬在電熱漿料中處理而得，所述電熱漿料包含以下重量份的各原料組成：石墨烯3重量份、聚丙烯酸乳液50重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷20重量份、礦物油5重量份、山梨酸鉀3重量份、十二烷基苯磺酸鈉10重量份；所述石墨烯為采用機械剝離石墨法生產，由單層石墨烯堆積而成的粉體；具有以下技術指標：外觀，黑灰色粉末；厚度＝4nm，直徑15nm，含水率＝1％；堆積密度0.02g/ml。
其制備方法，包括以下制備步驟：
(1)將石墨烯分散在水中，與聚丙烯酸酯乳液及分散劑、消泡劑、防腐劑、成膜助劑混合，得到石墨烯基水性電熱漿料；
(2)將親水無紡布浸漬在所述石墨烯水性電熱漿料中，然后烘干，制備得到電熱無紡布；
(3)電熱無紡布兩端貼上導電銅箔；
(4)貼有導電銅箔的電熱無紡布上下表面覆蓋聚酯塑料膜并熱夾合在聚酯塑料膜中間。
實施例二
一種基于石墨烯的防水電熱膜，所述防水電熱膜由上下表面覆蓋有聚酯塑料膜的貼有導電銅箔的電熱無紡布組成，所述電熱無紡布由無紡布浸漬在電熱漿料中處理而得，所述電熱漿料包含以下重量份的各原料組成：所述電熱漿料的原料組分按以下重量份組成：石墨烯4重量份、聚丙烯酸乳液50重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷26重量份、礦物油5重量份、山梨酸鉀5重量份、十二烷基苯磺酸鈉10重量份；所述石墨烯為采用機械剝離石墨法生產，由單層石墨烯堆積而成的粉體；具有以下技術指標：外觀，黑灰色粉末；厚度＝3nm，直徑10nm，含水率＝0.5％；堆積密度0.03g/ml。
其制備方法，包括以下制備步驟：
(1)將石墨烯分散在水中，與聚丙烯酸酯乳液及分散劑、消泡劑、防腐劑、成膜助劑混合，得到石墨烯基水性電熱漿料；
(2)將親水無紡布浸漬在所述石墨烯水性電熱漿料中，然后烘干，制備得到電熱無紡布；
(3)電熱無紡布兩端貼上導電銅箔；
(4)貼有導電銅箔的電熱無紡布上下表面覆蓋聚酯塑料膜并熱夾合在聚酯塑料膜中間。
實施例三
一種基于石墨烯的防水電熱膜，所述防水電熱膜由上下表面覆蓋有聚酯塑料膜的貼有導電銅箔的電熱無紡布組成，所述電熱無紡布由無紡布浸漬在電熱漿料中處理而得，所述電熱漿料包含以下重量份的各原料組成：石墨烯5重量份、聚丙烯酸乳液60重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷30重量份、礦物油10重量份、山梨酸鉀8重量份、十二烷基苯磺酸鈉15重量份；所述石墨烯為采用機械剝離石墨法生產，由單層石墨烯堆積而成的粉體；具有以下技術指標：外觀，黑灰色粉末；厚度＝2nm，直徑20nm，含水率＝1.8％；堆積密度0.04g/ml。
其制備方法，包括以下制備步驟：
(1)將石墨烯分散在水中，與聚丙烯酸酯乳液及分散劑、消泡劑、防腐劑、成膜助劑混合，得到石墨烯基水性電熱漿料；
(2)將親水無紡布浸漬在所述石墨烯水性電熱漿料中，然后烘干，制備得到電熱無紡布；
(3)電熱無紡布兩端貼上導電銅箔；
(4)貼有導電銅箔的電熱無紡布上下表面覆蓋聚酯塑料膜并熱夾合在聚酯塑料膜中間。
其中，本發(fā)明中中，所述石墨烯采用機械剝離石墨法生產均可實現(xiàn)本發(fā)明的目的，由單層和部分寡層石墨烯堆積而成的粉體；具有以下技術指標：外觀，黑灰色粉末；厚度＜5nm，直徑5～20nm，含水率＜2％；堆積密度0.02～0.04g/ml，在上述參數(shù)范圍內均可實現(xiàn)本發(fā)明的目的。所述電熱漿料的原料組分在以下重量份數(shù)范圍內均可實現(xiàn)本發(fā)明的目的：石墨烯3～5重量份、聚丙烯酸乳液50～60重量份、3-氨丙基三乙氧基硅烷20～30重量份、礦物油5～10重量份、山梨酸鉀3～8重量份、十二烷基苯磺酸鈉10～15重量份。
以上所記載，僅為利用本創(chuàng)作技術內容的實施例，任何熟悉本項技藝者運用本創(chuàng)作所做的修飾、變化，皆屬本創(chuàng)作主張的專利范圍，而不限于實施例所揭示者。