一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法
阅读说明：本技术 一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法 (Preparation method of graphene heat-conducting film for fabric ) 是由 胡海斌 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法,包括将聚苯胺加入至二甲基甲酰胺中搅拌均匀,并加入无水乙醇,直至形成粘稠液；将石墨烯加入至粘稠液中搅拌均匀,形成粘稠悬浊液；将粘稠悬浊液注入模具中恒温挤压固化,得到导电网格；将导电网格浸泡至无水乙醇中,微波反应10-20min,取出烘干得到多孔导电网格；将聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中搅拌均匀得到聚苯胺粘液,然后均匀涂覆在多孔导电网格上,恒温挤压2-4h,冷却后得到石墨烯导电薄膜。本发明解决了现有电加热面料的导电膜较为厚重的问题,利用石墨烯与聚苯胺形成有机无机的导电单体薄膜,提升导电薄膜粘结度的同时也提升了导电率,大大提升了电加热效率。(The invention discloses a preparation method of a graphene heat-conducting film for a fabric, which comprises the steps of adding polyaniline into dimethylformamide, uniformly stirring, and adding absolute ethyl alcohol until viscous fluid is formed; adding graphene into the viscous liquid, and uniformly stirring to form viscous turbid liquid; injecting the viscous suspension into a mold, extruding and curing at constant temperature to obtain a conductive grid; soaking the conductive grid into absolute ethyl alcohol, performing microwave reaction for 10-20min, taking out and drying to obtain a porous conductive grid; dissolving polyaniline in dimethylformamide, uniformly stirring to obtain polyaniline mucus, uniformly coating the polyaniline mucus on a porous conductive grid, extruding at constant temperature for 2-4h, and cooling to obtain the graphene conductive film. The invention solves the problem that the conductive film of the existing electric heating fabric is relatively thick and heavy, and the graphene and the polyaniline are utilized to form the organic and inorganic conductive monomer film, so that the conductivity is improved while the bonding degree of the conductive film is improved, and the electric heating efficiency is greatly improved.)
技术领域
本发明属于面料领域，具体涉及一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法。
背景技术
目前常用的电加热面料，是通过上、下两层之间夹电阻丝形成，通过利用电流加热。这种面料存在危险系数高、不能水洗，更不能随意裁剪的缺点。
针对上述问题，公开号为CN102111923A的专利公开了一种电加热面料，包括基层、导电层、加热层、绝缘层，所述导电层为导电材料和粘胶剂混合涂覆在基层上，所述加热层由发热纱线织成覆盖在导电层之上，所述绝缘层覆盖在加热层上，所述导电材料为碳、银中的一种或两种，呈颗粒状。胶黏剂采用环氧树脂，。导电层为颗粒状的导电材料和粘胶剂混合形成，使面料可随意裁剪而不影响导电发热性能。本发明的电加热面料，安全可靠、轻薄舒适，且能水洗，能随意裁剪，制成各种服装。
该材料采用纱线结构的发热丝覆盖在导电层上，并且采用环氧树脂作为粘结剂，粘结导电材料，形成了加热导电体系，但是由于面料由导电层和加热层组成加热导热体系，导致面料过于厚重，难以与服装结合。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法，解决了现有电加热面料的导电膜较为厚重的问题，利用石墨烯与聚苯胺形成有机无机的导电单体薄膜，提升导电薄膜粘结度的同时也提升了导电率，大大提升了电加热效率。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将聚苯胺加入至二甲基甲酰胺中搅拌均匀，并加入无水乙醇，直至形成粘稠液；
步骤2，将石墨烯加入至粘稠液中搅拌均匀，形成粘稠悬浊液；
步骤3，将粘稠悬浊液注入模具中恒温挤压固化，得到导电网格；
步骤4，将导电网格浸泡至无水乙醇中，微波反应10-20min，取出烘干得到多孔导电网格；
步骤5，将聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中搅拌均匀得到聚苯胺粘液，然后均匀涂覆在多孔导电网格上，恒温挤压2-4h，冷却后得到石墨烯导电薄膜。
所述步骤1中的粘稠液的制备步骤如下：
将二甲基甲酰胺缓慢滴加至聚苯胺中，并持续搅拌，直至搅拌形成粘稠状，然后加入无水乙醇，形成粘稠液，所述搅拌速度为1000-2000r/min，所述无水乙醇的加入量是聚苯胺质量的1-3％。
所述步骤2中的石墨烯加入量是聚苯胺质量的200-500％，搅拌速度为2000-3000r/min。
所述步骤3中的模具采用带有丝网凹槽的模具，用于制作纤维丝网。
所述纤维丝网的孔隙直径不大于3mm
所述步骤3中的恒温挤压固化的温度为100-120℃，压力为0.4-0.6MPa。
所述步骤4中的微波反应的温度为30-50℃，微波功率为200-300W，所述烘干的温度为80-90℃。
所述步骤5的聚苯胺粘液的制备方法为：将二甲基甲酰胺缓慢滴加至聚苯胺中，并持续搅拌，直至搅拌形成粘稠状，搅拌速度为2000-3000r/min。
所述步骤5中的均匀涂覆的涂覆量为3-5g/cm2，恒温挤压的温度为170-180℃，压力为0.7-0.9MPa。
步骤1将聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中，利用聚苯胺在该溶液中溶解性，赋予缓慢滴加的方式，能够准确得到聚苯胺的粘稠液，同时加入无水乙醇能够提升粘稠液的成膜性，同时无水乙醇能够将二甲基甲酰胺形成溶解，大大提升了溶液的整体成膜性与流平性。
步骤2将石墨烯加入至粘稠液中，由于石墨烯在二甲基甲酰胺中具有不溶性，故此，粘稠液中加入石墨烯能够形成粘稠悬浊体系，由于石墨烯含量较大，故此聚苯胺均匀分布在石墨烯颗粒表面，起到良好的连接效果。
步骤3将粘稠悬浊液注入模具中恒温加压固化，在温度条件下将乙醇蒸发去除，提升粘稠固化效果，形成以石墨烯为主的纤维网格。
步骤4将导电网格浸泡至无水乙醇中，由于聚苯胺在石墨烯表面形成粘膜，在二甲基甲酰胺的溶解性作用下，聚苯胺粘膜具有流动性；聚苯胺在无水乙醇中的不溶性，以及二甲基甲酰胺在无水乙醇中的溶解性，能在浸泡过程中提升石墨烯与聚苯胺的粘结性的同时将二甲基甲酰胺溶解在无水乙醇中去除；微波反应能够利用振动的方式将内部的二甲基甲酰胺去除，形成纤维的多孔，从而形成多孔导电网格。
步骤5利用聚苯胺与二甲基甲酰胺的溶解，形成粘稠液，然后均匀涂覆在多孔导电网格，不仅能够将网格内的网孔堵塞，并且将多孔结构的孔隙堵塞，形成完整性，恒温挤压过程中利用二甲基甲酰胺的气化和压力的挤压，能够大大提升导电薄膜内部的紧实性，大大提升了导电率和加热效果；基于石墨烯本身具有导电性的同时也具有良好的导热效果，能够将热量快速分散，从而达到均匀加热的效果。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有电加热面料的导电膜较为厚重的问题，利用石墨烯与聚苯胺形成有机无机的导电单体薄膜，提升导电薄膜粘结度的同时也提升了导电率，大大提升了电加热效率。
2.本发明利用二甲基甲酰胺对聚苯胺的溶解性，形成粘附固化效果，并且利用二甲基甲酰胺在无水乙醇中的溶解度，达到无损去除的效果。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将聚苯胺加入至二甲基甲酰胺中搅拌均匀，并加入无水乙醇，直至形成粘稠液；
步骤2，将石墨烯加入至粘稠液中搅拌均匀，形成粘稠悬浊液；
步骤3，将粘稠悬浊液注入模具中恒温挤压固化，得到导电网格；
步骤4，将导电网格浸泡至无水乙醇中，微波反应10min，取出烘干得到多孔导电网格；
步骤5，将聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中搅拌均匀得到聚苯胺粘液，然后均匀涂覆在多孔导电网格上，恒温挤压2h，冷却后得到石墨烯导电薄膜。
所述步骤1中的粘稠液的制备步骤如下：
将二甲基甲酰胺缓慢滴加至聚苯胺中，并持续搅拌，直至搅拌形成粘稠状，然后加入无水乙醇，形成粘稠液，所述搅拌速度为1000r/min，所述无水乙醇的加入量是聚苯胺质量的1％。
所述步骤2中的石墨烯加入量是聚苯胺质量的200％，搅拌速度为2000r/min。
所述步骤3中的模具采用带有丝网凹槽的模具，用于制作纤维丝网。
所述纤维丝网的孔隙直径为3mm
所述步骤3中的恒温挤压固化的温度为100℃，压力为0.4MPa。
所述步骤4中的微波反应的温度为30℃，微波功率为200W，所述烘干的温度为80℃。
所述步骤5的聚苯胺粘液的制备方法为：将二甲基甲酰胺缓慢滴加至聚苯胺中，并持续搅拌，直至搅拌形成粘稠状，搅拌速度为2000r/min。
所述步骤5中的均匀涂覆的涂覆量为3g/cm2，恒温挤压的温度为170℃，压力为0.7MPa。
实施例2
一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将聚苯胺加入至二甲基甲酰胺中搅拌均匀，并加入无水乙醇，直至形成粘稠液；
步骤2，将石墨烯加入至粘稠液中搅拌均匀，形成粘稠悬浊液；
步骤3，将粘稠悬浊液注入模具中恒温挤压固化，得到导电网格；
步骤4，将导电网格浸泡至无水乙醇中，微波反应20min，取出烘干得到多孔导电网格；
步骤5，将聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中搅拌均匀得到聚苯胺粘液，然后均匀涂覆在多孔导电网格上，恒温挤压4h，冷却后得到石墨烯导电薄膜。
所述步骤1中的粘稠液的制备步骤如下：
将二甲基甲酰胺缓慢滴加至聚苯胺中，并持续搅拌，直至搅拌形成粘稠状，然后加入无水乙醇，形成粘稠液，所述搅拌速度为2000r/min，所述无水乙醇的加入量是聚苯胺质量的3％。
所述步骤2中的石墨烯加入量是聚苯胺质量的500％，搅拌速度为3000r/min。
所述步骤3中的模具采用带有丝网凹槽的模具，用于制作纤维丝网。
所述纤维丝网的孔隙直径为2mm
所述步骤3中的恒温挤压固化的温度为120℃，压力为0.6MPa。
所述步骤4中的微波反应的温度为50℃，微波功率为300W，所述烘干的温度为90℃。
所述步骤5的聚苯胺粘液的制备方法为：将二甲基甲酰胺缓慢滴加至聚苯胺中，并持续搅拌，直至搅拌形成粘稠状，搅拌速度为3000r/min。
所述步骤5中的均匀涂覆的涂覆量为5g/cm2，恒温挤压的温度为180℃，压力为0.9MPa。
实施例3
一种用于面料的石墨烯导热薄膜的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将聚苯胺加入至二甲基甲酰胺中搅拌均匀，并加入无水乙醇，直至形成粘稠液；
步骤2，将石墨烯加入至粘稠液中搅拌均匀，形成粘稠悬浊液；
步骤3，将粘稠悬浊液注入模具中恒温挤压固化，得到导电网格；
步骤4，将导电网格浸泡至无水乙醇中，微波反应15min，取出烘干得到多孔导电网格；
步骤5，将聚苯胺溶解在二甲基甲酰胺中搅拌均匀得到聚苯胺粘液，然后均匀涂覆在多孔导电网格上，恒温挤压3h，冷却后得到石墨烯导电薄膜。
所述步骤1中的粘稠液的制备步骤如下：
将二甲基甲酰胺缓慢滴加至聚苯胺中，并持续搅拌，直至搅拌形成粘稠状，然后加入无水乙醇，形成粘稠液，所述搅拌速度为1500r/min，所述无水乙醇的加入量是聚苯胺质量的2％。
所述步骤2中的石墨烯加入量是聚苯胺质量的400％，搅拌速度为2500r/min。
所述步骤3中的模具采用带有丝网凹槽的模具，用于制作纤维丝网。
所述纤维丝网的孔隙直径为1mm
所述步骤3中的恒温挤压固化的温度为110℃，压力为0.5MPa。
所述步骤4中的微波反应的温度为40℃，微波功率为250W，所述烘干的温度为85℃。
所述步骤5的聚苯胺粘液的制备方法为：将二甲基甲酰胺缓慢滴加至聚苯胺中，并持续搅拌，直至搅拌形成粘稠状，搅拌速度为2500r/min。
所述步骤5中的均匀涂覆的涂覆量为4g/cm2，恒温挤压的温度为175℃，压力为0.8MPa。
性能检测
在薄膜两端加有5V电压，在导电薄膜表面间隔设置有温度传感器，并且在温度传感器表面包覆有绝缘导热薄膜。
实施例1
实施例2
实施例3
升温速度
0.2℃/min
0.5℃/min
0.4℃/min
温差
0.01℃
0.04℃
0.03℃
电导率
635S/cm
873S/cm
785S/cm
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有电加热面料的导电膜较为厚重的问题，利用石墨烯与聚苯胺形成有机无机的导电单体薄膜，提升导电薄膜粘结度的同时也提升了导电率，大大提升了电加热效率。
2.本发明利用二甲基甲酰胺对聚苯胺的溶解性，形成粘附固化效果，并且利用二甲基甲酰胺在无水乙醇中的溶解度，达到无损去除的效果。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：芳纶溶剂回收及萃取剂再生方法