電加熱結構和裝置及其製備方法與流程
2023-08-12 14:34:31 2
本申請為分案申請，原申請的申請日為2017年03月20日，申請號為2017101670358，發明名稱為電加熱結構和裝置及其製備方法。
本發明涉及導電油墨領域，具體涉及一種電加熱結構和裝置及其製備方法。
背景技術：
近年來，電熱膜在建築、工業、農業、軍事、家庭用品等領域都得到了廣泛的應用，特別是在建築採暖方面。目前市場上的電熱膜/板有兩種，一種是以碳纖維為發熱體，一種是以溶劑型導電碳漿作為電阻發熱體；這兩種電熱膜/板普遍存在電阻不穩定、發熱不勻、長時間使用功率衰減、使用壽命短的問題，同時存在環境汙染的問題，大大制約了其電熱膜/板的應用和發展。
石墨烯是一種由碳原子組成的單層片狀結構的新材料，具有極高的電子遷移率和導電性，可作為優質導電功能單元，同時石墨烯具有極好的導熱性能，導熱係數極高，作為電加熱的發熱功能單元具有非常優異的性能和發展前景。
目前市場上的石墨烯電熱膜，其製備方法是通過化學氣相沉積法製備，成本高、製備面積小、產品一致化及工業自動化生產困難。
技術實現要素：
本發明實施例提供一種電加熱結構和裝置及其製備方法，該電熱結構具有電阻穩定、壽命長的優點。
第一方面，本發明實施例提供了一種電加熱結構，所述的電加熱結構依次包括絕緣基體、水性石墨烯導電油墨發熱層、電極和絕緣保護膜；
所述的水性石墨烯導電油墨發熱層以質量百分比計，包括如下組分：樹脂13％～74％，石墨烯0.3～5％，導電粒子1.5～24％，助劑5.3～28％。
進一步的，水性石墨烯導電油墨發熱層由水性石墨烯導電油墨幹造成膜得到，所述的水性石墨烯導電油墨以質量百分比計包括如下組分：石墨烯：0.09％-6.40％，水：8.10％-63.36％，研磨介質：3.00％-24.00％，導電粒子：1.50％-24.00％，第二助劑：3.00％-8.00％，樹脂粘結劑：10.00％-50.00％，第一助劑：5.00％-20.00％；所述的第一助劑包括分散劑和消泡劑；所述的水性石墨烯導電油墨的ph值為8-10，粘度為3000～30000mpa·s，方阻為100～5000ω；所述的導電粒子為球形導電粒子和棒狀導電粒子按照質量比為3-5∶1混合得到。。
進一步的，所述的電加熱結構的表面發熱溫度為35～100℃，功率密度150～2000w；工作壽命≥30000h。
進一步的，所述的絕緣基體為聚酯薄膜、環氧樹脂玻璃纖維板或聚醯亞胺膜；所述的電極為銀電極和/或銅電極；所述的絕緣保護膜為塗有膠粘劑的聚酯薄膜、塗有膠粘劑的聚醯亞胺膜、環氧樹脂玻璃纖維板。
第二方面，本發明實施例提供一種電加熱結構的製備方法，包括如下步驟：
將水性石墨烯導電油墨通過絲網印刷或凹版印刷在絕緣基體上，乾燥形成水性石墨烯導電油墨發熱墨層，在所述的水性石墨烯導電油墨發熱墨層上方覆電極，然後與絕緣保護膜熱壓複合形成所述的電加熱結構。
進一步的，所述的水性石墨烯導電油墨以質量百分比計包括如下組分：石墨烯：0.09％-6.40％，水：8.10％-63.36％，研磨介質：3.00％-24.00％，導電粒子：1.50％-24.00％，第二助劑：3.00％-8.00％，樹脂粘結劑：10.00％-50.00％，第一助劑：5.00％-20.00％；所述的第一助劑包括分散劑和消泡劑；所述的水性石墨烯導電油墨的ph值為8-10，粘度為3000～30000mpa·s，方阻為100～5000ω。
進一步的，水性石墨烯導電油墨的製備包括以下步驟：
(1)將所述的研磨介質、水基石墨烯漿料和第一助劑混勻得到第一混合物；
(2)將所述的導電粒子與第一混合物混合，分散攪拌均勻，得到第二混合物；
(3)將所述的第二混合物研磨至其中的固形物粒徑小於5μm，過濾得到石墨烯導電黑漿；
(4)將石墨烯導電黑漿、樹脂粘結劑和第一助劑分散攪拌均勻後得到水性石墨烯導電油墨。
進一步的，所述的導電粒子包括導電炭黑、炭黑、導電氧化鋅和導電鈦白粉中的至少一種。
進一步的，所述的導電粒子為球形導電粒子和棒狀導電粒子按照質量比為3-5∶1混合得到。進一步的，所述的第二助劑包括潤溼劑、分散劑和消泡劑中的至少一種。
進一步的，所述的樹脂粘結劑為經胺化處理過的樹脂粘結劑。
進一步的，所述的樹脂粘結劑為丙烯酸樹脂乳液、丙烯酸樹脂水分散體、丙烯酸樹脂水溶液、水性聚氨酯分散體和苯丙乳液中的至少一種。
進一步的，所述的第一助劑還包括ph調節劑、成膜劑、流平劑、增稠劑、偶聯劑和潤溼劑中的至少一種。
進一步的，所述的分散劑為高分子聚合物、聚羧酸銨鹽類分散劑、聚矽氧烷類分散劑、聚羧酸鈉鹽類分散劑、共聚物類分散劑和磺酸鹽類分散劑中的至少一種；所述消泡劑為聚矽氧烷類消泡劑、有機矽類消泡劑、矽油類消泡劑和聚醚類消泡劑中的至少一種；所述ph調節劑為胺類中和劑和/或鹼性物質，其中，所述胺類中和劑可以為n，n-二甲基乙醇胺和/或三乙醇胺，所述鹼性物質可以為氨水和/或氫氧化鈉；所述成膜劑為醇酯類和/或醇醚類；所述增稠劑為聚氨酯類共聚物、纖維素類和二氧化矽中的至少一種；所述流平劑為丙烯酸類、有機矽類和氟碳化合物類中的至少一種；所述偶聯劑為矽烷偶聯劑和/或鈦酸酯偶聯劑；所述潤溼劑為有機矽類表面助劑。
第三方面，本發明實施例提供一種電加熱裝置，所述的電加熱裝置包括上述的電加熱結構。
進一步的，所述的電加熱裝置包括石墨烯發熱牆、石墨烯發熱管道、石墨烯電熱壁畫、石墨烯電暖器、石墨烯發熱地板和石墨烯電熱墊。
藉由上述方案，本發明具有如下有益效果：
本發明的水性石墨烯導電油墨墨層，是水性石墨烯導電油墨印刷在絕緣基材上，形成高度均勻緻密、高附著力的超薄導電發熱塗層。通過石墨烯與不同尺度的碳納米材料複合，形成三維納米結構層及穩定的骨架式導電網絡，石墨烯片層表面的sp2碳原子層可以與導電粒子緊密接觸，表現出最高的接觸效率，同時避免了石墨烯層與層之間在外力的作用下出現的斷層，增加了導電網路通路的數量，完善導電網絡結構；在電場作用下，相互摩擦、碰撞，作「布郎運動」，產生大量的熱量，並且以遠紅外線的方式輻射，實現高效的電熱的轉換，發熱體發熱均勻，系統穩定，解決了現有技術中功率衰減、使用壽命短的問題。
本發明的石墨烯電熱膜/板，通過將水性石墨烯導電油墨絲網印刷和/或凹版印刷在絕緣基材上，將新材料新技術與傳統工藝相結合，成本低，產品一致性程度高，效率高，實現自動工業化生產。
克服了碳油墨汙染環境、電阻大、附著力差、電性能衰減等問題，彌補解決製備石墨烯過程中的缺陷帶來的電性能的影響。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述，但不作為對本發明的限定。
一種電加熱結構，所述的電加熱結構由下到上依次包括絕緣基體、水性石墨烯導電油墨發熱層、電極和絕緣保護膜；所述的水性石墨烯導電油墨發熱層以質量百分比計，包括如下組分：樹脂13％～74％，石墨烯0.3～5％，導電粒子1.5～24％，助劑5.3～28％。
作為優選，所述的水性石墨烯導電油墨以質量百分比計包括如下組分：石墨烯：0.09％-6.40％，水：8.10％-63.36％，研磨介質：3.00％-24.00％，導電粒子：1.50％-24.00％，第二助劑：3.00％-8.00％，樹脂粘結劑：10.00％-50.00％，第一助劑：5.00％-20.00％；所述的第一助劑包括分散劑和消泡劑；所述的水性石墨烯導電油墨的ph值為8-10，粘度為3000～30000mpa·s，方阻為100～5000ω；所述的導電粒子為球形導電粒子和棒狀導電粒子按照質量比為3-5∶1混合得到。
作為優選，所述的電加熱結構的表面發熱溫度為35～100℃，功率密度150～2000w；工作壽命≥30000h。
作為優選，所述的絕緣基體為聚酯薄膜、環氧樹脂玻璃纖維板或聚醯亞胺膜。
這裡要說明的是：絕緣基體經過基材潤溼和電暈處理過。
作為優選，所述的電極為銀電極和/或銅電極。
作為優選，所述的絕緣保護膜為塗有膠粘劑的聚酯薄膜、塗有膠粘劑的聚醯亞胺膜、環氧樹脂玻璃纖維板。
一種電加熱結構的製備方法，包括如下步驟：
將水性石墨烯導電油墨通過絲網印刷或凹版印刷在絕緣基體上，乾燥形成水性石墨烯導電油墨發熱墨層，在所述的水性石墨烯導電油墨發熱墨層上方覆電極，然後與絕緣保護膜熱壓複合形成所述的電加熱結構。
作為優選，所述的水性石墨烯導電油墨以質量百分比計包括如下組分：石墨烯：0.09％-6.40％，水：8.10％-63.36％，研磨介質：3.00％-24.00％，導電粒子：1.50％-24.00％，第二助劑：3.00％-8.00％，樹脂粘結劑：10.00％-50.00％，第一助劑：5.00％-20.00％；所述的第一助劑包括分散劑和消泡劑；所述的水性石墨烯導電油墨的ph值為8-10，粘度為3000～30000mpa·s，方阻為100～5000ω。
作為優選，水性石墨烯導電油墨的製備包括以下步驟：
(1)按照上述的質量百分比稱取石墨烯、水、研磨介質、導電粒子、第二助劑、樹脂粘結劑、第一助劑；
(2)將所述的研磨介質、水基石墨烯漿料和第一助劑混勻得到第一混合物；
(3)將所述的導電粒子與第一混合物混合，分散攪拌均勻，得到第二混合物；
(4)將所述的第二混合物研磨至其中的固形物粒徑小於5μm，過濾得到石墨烯導電黑漿。
(5)將石墨烯導電黑漿、樹脂粘結劑和第一助劑分散攪拌均勻後得到水性石墨烯導電油墨。
作為優選，所述的導電粒子包括導電炭黑、炭黑、導電氧化鋅和導電鈦白粉中的至少一種。
作為優選，所述的導電粒子為球形導電粒子和棒狀導電粒子按照質量比為3-5∶1混合得到。
作為優選，所述的第二助劑包括潤溼劑、分散劑和消泡劑中的至少一種。
作為優選，所述的樹脂粘結劑為經胺化處理過的樹脂粘結劑。
作為優選，所述的樹脂粘結劑為丙烯酸樹脂乳液、丙烯酸樹脂水分散體、丙烯酸樹脂水溶液、水性聚氨酯分散體和苯丙乳液中的至少一種。這裡要說明的是，當所述的樹脂粘結劑為兩種或兩種以上時，所選定的任意兩種樹脂粘結劑的質量百分比沒有具體限定。
作為優選，所述的第一助劑還包括ph調節劑、成膜劑、流平劑、增稠劑、偶聯劑和潤溼劑中的至少一種。
作為優選，所述的分散劑為高分子聚合物、聚羧酸銨鹽類分散劑、聚矽氧烷類分散劑、聚羧酸鈉鹽類分散劑、共聚物類分散劑和磺酸鹽類分散劑中的至少一種；
這裡要說明的是：具體的，所述高分子聚合物類分散劑可以為購自維波斯新材料公司的分散劑，型號為4900；所述的聚羧酸銨鹽類分散劑可以為購自聖諾普科公司的分散劑，型號為sn-5027；所述的共聚物類分散劑可以為購自迪高公司和畢克化學的分散劑，型號為dego-752w、dego-760w、byk190。當所述的分散劑為兩種或兩種以上時，所選定的任意兩種分散劑的質量百分比沒有具體限定。
所述消泡劑為聚矽氧烷類消泡劑、有機矽類消泡劑、矽油類消泡劑和聚醚類消泡劑中的至少一種；
這裡要說明的是：所述消泡劑優選為聚矽氧烷類消泡劑，具體地，可以為購自迪高公司和畢克化學的消泡劑，型號為dego-901w、byk-024、byk-028。
所述ph調節劑為胺類中和劑和/或鹼性物質，其中，所述胺類中和劑可以為n，n-二甲基乙醇胺和/或三乙醇胺；所述鹼性物質可以為氨水和/或氫氧化鈉；
這裡要說明的是：具體地，所述ph調節劑可以為購自海明斯公司的名稱為胺中和劑dmae；所述ph調節劑的含量沒有具體限定，只要將所述水性石墨烯導電油墨的ph值控制在上述範圍即可。
所述成膜劑為醇酯類和/或醇醚類；這裡要說明的是：具體地，所述醇酯類可以為十二碳醇酯，所述醇醚類可以為乙二醇丁醚和/或丙二醇苯醚；
所述增稠劑為聚氨酯類共聚物、纖維素類和二氧化矽中的至少一種；
這裡要說明的是：所述增稠劑可為購自羅門哈斯公司的名稱為聚氨酯類共聚物增稠劑，型號為rm-8w，也可以為羥乙基纖維素醚，型號為250hbr。所述增稠劑的含量沒有具體限定，只要將所述水性石墨烯導電油墨的粘度控制在上述範圍即可。
所述流平劑為丙烯酸類、有機矽類和氟碳化合物類中的至少一種；
具體地，所述的流平劑可為購自畢克化學的流平劑，型號為byk-381、byk-340。
所述偶聯劑為矽烷偶聯劑和/或鈦酸酯偶聯劑；其中，優選偶聯劑為矽烷偶聯劑，具體地，可以為kh-550。
所述潤溼劑為有機矽類表面助劑。具體地，所述的潤溼劑可以為購自畢克化學的有機矽表面助劑，型號為byk-349。
這裡要說明的是：所述分散劑、消泡劑、ph調節劑、成膜劑、流平劑、增稠劑、偶聯劑和潤溼劑各自的含量沒有具體限定，可以為本領域技術人員的常規選擇。
一種電加熱裝置，所述的電加熱裝置包括上述的電加熱結構。
這裡要說明的是：關於導電油墨的性能參數可通過如下方式測定：將水性石墨烯導電油墨塗覆在玻璃基板上，使其幹膜厚度為25μm，待其乾燥後，將樣品放置在測試儀操作臺，操作探針臺壓下探針，接通電流，選擇方阻類別進行測試；
粘度參數通過美國brookfield旋轉粘度計進行測試；
附著力參數通過gb1720-89《漆膜附著力測定法》測得；
電性能穩定性參數通過在一定溫度下，放置一定時間後的方阻變化率來判定，具體測試方法如下：
將水性石墨烯導電油墨塗覆在玻璃基板上，使其幹膜厚度為25μm，待其乾燥後，通過rts-9雙電測四探針測試儀測試其方阻，記錄初始方阻r□；然後將樣品放置在80℃的烘箱中，烘烤360h後，再次測試樣品方阻，記錄最終方阻r□′，則計算方阻變化率r□％＝(r□′-r□)/r□。
印刷適應性參數通過將水性石墨烯導電油墨絲網印刷或凹版印刷在一定基材上，考察其外觀，印刷品是否清晰來判定。
本發明中所提到的水基石墨烯漿料為石墨烯和表面活性劑的分散液，其中，表面活性劑的質量百分含量不高於1％，溶劑為水。
下面是具體實施例：
實施例1
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
(1)將100g水性丙烯酸樹脂、700g水基石墨烯漿料(固形物質量百分含量3％，其中含有表面活性劑3.5g)，10g分散劑sn-5027，20g分散劑760w，5g潤溼劑byk-349，15g消泡劑901w加入研磨罐中，在1000rpm轉速下分散攪拌2h，然後加150g的球形導電炭黑，在1500rpm轉速下分散攪拌2h；然後將0.8～1.0μm氧化鋯珠加入到步驟(1)混合物中，研磨至粒徑小於5μm，出料得到石墨烯導電黑漿；
(2)將500g石墨烯導電黑漿、400g水性丙烯酸樹脂乳液、20g分散劑byk190、15g消泡劑byk-024，40g成膜劑、15g流平劑、10g偶聯劑kh550加入到分散罐中，在1000rpm轉速下分散攪拌3h，同時加入ph調節劑dmae和增稠劑rm8w，調節ph值為9，粘度為10000mpa·s。出料既得水性石墨烯導電油墨ink1；
結果將上述製備的ink1分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例2
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
(1)將150g水性丙烯酸樹脂、600g水基石墨烯漿料(固形物質量百分含量5％，其中含有表面活性劑6g)，10g分散劑sn-5027，20g分散劑760w，5g潤溼劑byk-349，15g消泡劑901w加入研磨罐中，在1000rpm轉速下分散攪拌2h，然後加200g的棒狀氧化鋅，在1500rpm轉速下分散攪拌2h；然後將0.8～1.0μm氧化鋯珠加入到步驟(1)混合物中，研磨至粒徑小於5μm，出料得到石墨烯導電黑漿；
(2)將600g石墨烯導電黑漿、300g水性丙烯酸樹脂乳液、20g分散劑byk190、15g消泡劑byk-024，40g成膜劑、15g流平劑、10g偶聯劑kh550加入到分散罐中，在1000rpm轉速下分散攪拌3h，同時加入ph調節劑dmae和增稠劑rm8w，調節ph值為9，粘度為15000mpa·s。出料既得水性石墨烯導電油墨ink2；
結果將上述製備的ink2分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例3
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
(1)將250g水性丙烯酸樹脂、450g水基石墨烯漿料(固形物質量百分含量8％，其中含有表面活性劑4.2g)，10g分散劑sn-5027，20g分散劑760w，5g潤溼劑byk-349，15g消泡劑901w加入研磨罐中，在1000rpm轉速下分散攪拌2h，然後加，250g的球形導電鈦白粉，在1500rpm轉速下分散攪拌2h；然後將0.8～1.0μm氧化鋯珠加入到步驟(1)混合物中，研磨至粒徑小於5μm，出料得到石墨烯導電黑漿；
(2)將700g石墨烯導電黑漿、200g水性丙烯酸樹脂乳液、20g分散劑byk190、15g消泡劑byk-024，40g成膜劑、15g流平劑、10g偶聯劑kh550加入到分散罐中，在1000rpm轉速下分散攪拌3h，同時加入ph調節劑dmae和增稠劑rm8w，調節ph值為9，粘度為25000mpa.s。出料既得水性石墨烯導電油墨ink3；
結果將上述製備的ink3分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例4
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
按照實施例1中(1)的方法製備石墨烯導電黑漿，按照實施例2中(2)的方法製備水性石墨烯導電油墨，即ink4。
結果將上述製備的ink4分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例5
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
按照實施例1中(1)的方法製備石墨烯導電黑漿，按照實施例3中(2)的方法製備水性石墨烯導電油墨，即ink5。
結果將上述製備的ink5分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例6
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
按照實施例2中(1)的方法製備石墨烯導電黑漿，按照實施例1中(2)的方法製備水性石墨烯導電油墨，即ink6。
結果將上述製備的ink6分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例7
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
按照實施例2中(1)的方法製備石墨烯導電黑漿，按照實施例3中(2)的方法製備水性石墨烯導電油墨，即ink7。
結果將上述製備的ink7分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例8
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
按照實施例3中(1)的方法製備石墨烯導電黑漿，按照實施例1中(2)的方法製備水性石墨烯導電油墨，即ink8。
結果將上述製備的ink8分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例9
本實施例用來說明採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨。
按照實施例3中(1)的方法製備石墨烯導電黑漿，按照實施例2中(2)的方法製備水性石墨烯導電油墨，即ink9。
結果將上述製備的ink9分別塗覆在馬口鐵板、玻璃板上，同時將其絲網印刷在pet膜上，其中，幹膜厚度均為25μm；
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例10
本實施例與實施例1的不同之處在於本實施例選用的導電粒子為球形導電炭黑120g與棒狀氧化鋅30g均勻混合得到的。
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例11
與實施例2的不同之處在於，本實施例採用的導電粒子為球形導電鈦白粉150g和棒狀氧化鋅50g的混合物。
然後測試塗覆在玻璃板上的幹膜的方阻和電性能的穩定性，塗覆在馬口鐵板上幹膜的附著力，測試水性石墨烯導電油墨樣品的粘度和印刷適應性，如表1所示。
實施例10和11選用導電粒子和棒狀導電粒子按照一定的質量比(3-5∶1)的混合，棒狀氧化鋅可以在石墨烯層與層之間形成骨架，防止球形接觸的相對滑動，使石墨烯層與層之間的接觸更加牢固；並且棒狀氧化鋅可以連接多層石墨烯，使層與層之間的接觸更加穩定；但是棒狀導電粒子的比例不能太大，否則會增大層與層之間的電阻，而導電粒子與棒狀導電粒子配合使用，使得在保證石墨烯層之間的接觸的穩定性的同時，還能保證導電性能。
這裡要說明的是：石墨烯導電墨層(導電油墨塗覆乾燥後，有部分成分揮發掉)由石墨烯、導電粒子、樹脂、助劑(包括第一助劑和第二助劑)組成，其含量如下：樹脂13％～74％，石墨烯0.3～5％，導電粒子1.5～24％，助劑5.3～28％。體積電阻率：0.001～0.09ω·cm。
表1是實施例1-11水性石墨烯導電油墨性能參數表，導電油墨的性能參數如表1所示。
表1水性石墨烯導電油墨性能參數表
從上述實施例1-11的測試結果可以看出：採用本發明的方法製備的水性石墨烯導電油墨附著力優異，方阻和粘度可調，最重要的是在80度長期烘烤360h後電阻變化微乎其微，其中可能有測量誤差引起電阻變化的原因所在。採用本發明方法製備的水性石墨烯導電油墨，通過添加導電粒子與石墨烯形成穩定的導電網絡結構，石墨烯片層表面的sp2碳原子層可以與導電粒子緊密接觸，表現出最高的接觸效率，同時避免了石墨烯層與層之間在外力的作用下出現的斷層，增加了導電網路通路的數量，完善導電網絡結構，表1的測試數據表明了該水性石墨烯導電油墨的導電性的長期穩定性優異。
由實施例10和11的測定結果可以看出，採用導電粒子和棒狀導電粒子混合使用，導電油墨的性能明顯優於單純採用球形或棒狀導電粒子的油墨，可以知道，球形和棒狀導電粒子之間還有一定的協同作用，增加了導電油墨的穩定性和導電性能，而且附著力也有了一定的提升。
採用本發明的方法製備水性石墨烯導電油墨印刷適應性優異，印刷品細膩、清晰，且採用水性樹脂，環保無汙染，為該水性石墨烯導電油墨製備石墨烯發熱膜或石墨烯電熱板，進而通過產品設計製備石墨烯電熱壁畫、石墨烯電暖器、石墨烯發熱地板、石墨烯電熱墊等產品，應用於家庭、公共建築等建築物採暖、農業培育、管道保溫、地面融雪裝置、遠紅外保健理療等領域提供了理論基礎及實踐基礎。
由上述水性石墨烯導電油墨製備的石墨烯電熱膜/板可根據不同應用場景設計調節其性能參數，其中表面發熱溫度為35～100℃可調，功率密度150～2000w可調；其工作壽命≥30000h，升溫速度快，1～3min即可達到設計的表面溫度。
這裡要說明的是：一般將水性石墨烯導電油墨絲網印刷或凹版印刷在絕緣基體上，形成均勻的導電發熱膜層，其膜層厚度為10μm～50μm。絕緣基體可以使聚酯薄膜、環氧樹脂玻璃纖維板或聚醯亞胺膜，其厚度為0.1～20mm。電極可以是銀電極和/或銅電極，用於接通電源。絕緣保護膜可以是塗有膠粘劑的聚酯薄膜、塗有膠粘劑的聚醯亞胺膜或環氧樹脂玻璃纖維板。
將方阻為500ω、粘度為4000～6000mpa·s、附著力為1級、細度≤15μm的水性石墨烯導電油墨採用凹版印刷的方式印刷在pet膜，形成厚度為15μm的水性石墨烯導電油墨發熱墨層，經120℃烘箱乾燥後，在兩側印刷銀電極，經120℃烘箱烘烤，銀電極乾燥後，在其上方覆銅電極，然後與塗有膠粘劑的聚酯薄膜在80℃熱壓複合後形成石墨烯電熱膜。性能測試結果如表2所示(1組)。
將方阻分別為200ω、500ω、1000ω，粘度為15000～20000mpa·s、附著力為1級、細度≤15μm的水性石墨烯導電油墨根據功率設定按一定比例進行混合，採用絲網印刷的方式印刷在環氧樹脂玻璃纖維板上，形成厚度為15μm的水性石墨烯導電油墨發熱墨層，經120℃烘箱乾燥後，在其上方覆銅電極，然後與環氧樹脂玻璃纖維板在300℃溫度下熱壓複合後形成石墨烯電熱板。性能測試結果如表2所示(2組)。
石墨烯電熱膜和石墨烯電熱板接通電源後，迅速升溫，達到設計的表面溫度，同時觸發自身產生遠紅外線，將熱量以遠紅外熱能輻射的形式送入空間，使人體和物體感受到溫暖，自然均勻的升高室內溫度。通過產品設計應用於製備石墨烯電熱壁畫、石墨烯電暖器、石墨烯發熱地板、石墨烯電熱墊等產品。石墨烯電熱膜和石墨烯電熱板以及應用石墨電熱產品可廣泛應用於家庭、公共建築等建築物採暖、農業培育、管道保溫、地面融雪裝置、遠紅外保健理療等領域。
表2
從上述測試結果可以看出：採用本發明的方法製備的石墨烯電熱膜和石墨烯電熱板，溫差小，升溫快，使用壽命長，功率變化小，基本無衰減。表1的測試數據表明了該石墨烯電熱膜和石墨烯電熱板的性能優異。
採用本發明的方法製備石墨烯電熱膜和石墨烯電熱板發熱均勻，溫差小，使用壽命長，電性能穩定，功率基本無衰減，該石墨烯電熱膜和石墨烯電熱板接通電源後，迅速升溫，達到設計的表面溫度，同時觸發自身產生遠紅外線，將熱量以遠紅外熱能輻射的形式送入空間，使人體和物體感受到溫暖，自然均勻的升高室內溫度。通過產品設計應用於製備石墨烯電熱壁畫、石墨烯電暖器、石墨烯發熱地板、石墨烯電熱墊等產品。為石墨烯電熱膜和石墨烯電熱板以及應用石墨電熱產品廣泛應用於家庭、公共建築等建築物採暖、農業培育、管道保溫、地面融雪裝置、遠紅外保健理療等領域提供了理論基礎及實踐基礎。
以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
以上實施例僅為本發明的示例性實施例，不用於限制本發明，本發明的保護範圍由權利要求書限定。本領域技術人員可以在本發明的實質和保護範圍內，對本發明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發明的保護範圍內。