一種石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]遠(yuǎn)紅外線有較強(qiáng)的滲透力和輻射力，具有顯著的溫控效應(yīng)和共振效應(yīng)，它易被物體吸收并轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能。遠(yuǎn)紅外線被人體吸收后，可使體內(nèi)水分子產(chǎn)生共振，使水分子活化，增強(qiáng)其分子間的結(jié)合力，從而活化蛋白質(zhì)等生物大分子，使生物體細(xì)胞處于最高振動能級。由于生物細(xì)胞產(chǎn)生共振效應(yīng)，可將遠(yuǎn)紅外熱能傳遞到人體皮下較深的部分，以下深層溫度上升，產(chǎn)生的溫?zé)嵊蓛?nèi)向外散發(fā)。這種作用強(qiáng)度，使毛細(xì)血管擴(kuò)張，促進(jìn)血液循環(huán)，強(qiáng)化各組織之間的新陳代謝，增加組織的再生能力，提高機(jī)體的免疫能力，調(diào)節(jié)精神的異常興奮狀態(tài)，從而起到醫(yī)療保健的作用?，F(xiàn)在也有頗多遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱材料，如遠(yuǎn)紅外自發(fā)熱護(hù)腰，遠(yuǎn)紅外自發(fā)熱護(hù)腰，又稱托瑪琳自發(fā)熱護(hù)腰，在人體溫度的激發(fā)下，通過轉(zhuǎn)移觸媒的作用，熱感應(yīng)材料及時(shí)反應(yīng)放出熱量，在熱能的增幅下，遠(yuǎn)紅外負(fù)離子滲透到皮膚深處，分解過氧化脂質(zhì)等有害物質(zhì)，并通過尿液和汗水排除體外，擴(kuò)張血管，促進(jìn)血液循環(huán)，活化細(xì)胞，調(diào)節(jié)神經(jīng)。遠(yuǎn)紅外輻射材料對其它能量的有效轉(zhuǎn)換和被加熱物質(zhì)的分子振動所吸收，而達(dá)到加熱、干燥等目的，它具有節(jié)能、加熱升溫快，無污染，熱效率高等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于紡織、印染、機(jī)電、印刷、玻璃退火、食品加工和醫(yī)療保健、民用炊具、取暖設(shè)備等方面。
[0003]石墨稀(Graphene)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。氧化石墨稀(graphene oxide )是石墨稀的氧化物，其顏色為棕黃色，市面上常見的產(chǎn)品有粉末狀、片狀以及溶液狀的。因經(jīng)氧化后，其上含氧官能團(tuán)增多而使性質(zhì)較石墨烯更加活潑，可經(jīng)由各種與含氧官能團(tuán)的反應(yīng)而改善本身性質(zhì)。其具有較強(qiáng)的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。石墨烯已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于很多領(lǐng)域，不過關(guān)于石墨烯基的遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層的研究還是頗少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對上述問題，研制出一種環(huán)保、健康、遠(yuǎn)紅外發(fā)熱能力強(qiáng)的石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層及其制備方法。
[0005]—種石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層，該涂層包括如下重量份的原料:
氧化石墨烯20-36份；
納米氧化鈷20-36份；
瀝青I O-14份；
堇青石10-14份；
納米銀-二氧化娃核殼結(jié)構(gòu)1-6份；
黑曜石1-6份；
赤鐵礦1-6份； 莫來石1-6份；
電氣石1-6份；
赤泥1-6份；
硅溶膠1-6份；
桉葉油1-6份；
氧化鋁溶膠1-6份；
娃丙乳液1-6份；
消泡劑1-6份；
所述氧化石墨烯由如下制備方法而得:
取2重量份鱗片狀石墨和I重量份硝酸鉀加到86重量份濃硫酸中，將得到的混合物放置在容器中且在冰水浴中冷卻，同時(shí)保持劇烈的攪拌，繼續(xù)緩慢添加5重量份的高錳酸鉀，得到褐色的懸浮液;隨后再加入5重量份的2wt %的雙氧水溶液，得到亮黃色的懸浮液;然后用去離子水和乙醇分別洗滌懸浮液，隨后將氧化石墨烯分散至龍葵的提取液中，在86°C下攪拌混合2.5h，獲得龍葵提取液修飾的氧化石墨烯。
[0006]作為優(yōu)選，該涂層包括如下重量份的原料:
氧化石墨烯26份；
納米氧化鈷26份；
瀝青12份；
堇青石12份；
納米銀-二氧化娃核殼結(jié)構(gòu)3份；
黑曜石3份；
赤鐵礦3份；
莫來石3份；
電氣石3份；
赤泥3份；
硅溶膠3份；
桉葉油3份；
氧化鋁溶膠3份；
硅丙乳液3份；
消泡劑3份。
[0007]作為優(yōu)選，所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷。
[0008]一種制備上述石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層的方法，包括如下步驟:
(1)按照石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層原料組成進(jìn)行配料;將原料混合濕式球磨12小時(shí)，溶劑為蒸餾水，磨球?yàn)檠趸X磨球，球磨后在55°C下烘干，得備用料；
(2)將基底根據(jù)需求預(yù)處理;隨后將備用料等離子噴涂至預(yù)處理后的基底上，即可獲得石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層，涂層的厚度為l-20mm。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
(I)本發(fā)明采用氧化石墨稀、納米氧化鈷、瀝青、堇青石、納米銀-二氧化娃核殼結(jié)構(gòu)、黑曜石、赤鐵礦、莫來石、電氣石、赤泥、硅溶膠、桉葉油、氧化鋁溶膠、硅丙乳液和消泡劑為原料，其中的主要成分是氧化石墨烯和納米氧化鈷，氧化石墨烯為龍葵提取液修飾的氧化石墨烯，該石墨烯除了具有遠(yuǎn)紅外發(fā)熱的功能之外，還具有健康環(huán)保的功效，對于人類身體有益;而氧化石墨烯和納米氧化鈷的復(fù)合使用，二者協(xié)同增強(qiáng)遠(yuǎn)紅外發(fā)熱功效；
(2 )為了進(jìn)一步優(yōu)化遠(yuǎn)紅外發(fā)熱的性能，選擇了瀝青、堇青石、納米銀-二氧化娃核殼結(jié)構(gòu)、黑曜石、赤鐵礦、莫來石、電氣石、赤泥、硅溶膠、桉葉油、氧化鋁溶膠、硅丙乳液和消泡劑為輔助成分，這些輔料與氧化石墨烯和納米氧化鈷一道，協(xié)同增強(qiáng)涂層的遠(yuǎn)紅外發(fā)熱性能。同時(shí)，納米銀-二氧化硅核殼結(jié)構(gòu)等組分還具有殺菌消毒的效果;本發(fā)明所制備的涂層紅外的發(fā)射率超過了 99.0%。
[0010](4)該石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層制備工藝簡單，易于工業(yè)化，原料來源廣泛，非常適合應(yīng)用于生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合具體的實(shí)施例，并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0012]實(shí)施例1:
一種石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層，該涂層包括如下重量份的原料:
氧化石墨烯26份；
納米氧化鈷26份；
瀝青12份；
堇青石12份；
納米銀-二氧化娃核殼結(jié)構(gòu)3份；
黑曜石3份；
赤鐵礦3份；
莫來石3份；
電氣石3份；
赤泥3份；
硅溶膠3份；
桉葉油3份；
氧化鋁溶膠3份；
硅丙乳液3份；
消泡劑3份；
所述氧化石墨烯由如下制備方法而得:
取2重量份鱗片狀石墨和I重量份硝酸鉀加到86重量份濃硫酸中，將得到的混合物放置在容器中且在冰水浴中冷卻，同時(shí)保持劇烈的攪拌，繼續(xù)緩慢添加5重量份的高錳酸鉀，得到褐色的懸浮液;隨后再加入5重量份的2wt %的雙氧水溶液，得到亮黃色的懸浮液;然后用去離子水和乙醇分別洗滌懸浮液，隨后將氧化石墨烯分散至龍葵的提取液中，在86°C下攪拌混合2.5h，獲得龍葵提取液修飾的氧化石墨烯。
[0013]所述消泡劑為聚二甲基硅氧烷。
[0014]—種制備上述石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層的方法，包括如下步驟: (1)按照石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層原料組成進(jìn)行配料;將原料混合濕式球磨12小時(shí)，溶劑為蒸餾水，磨球?yàn)檠趸X磨球，球磨后在55°C下烘干，得備用料；
(2)將基底根據(jù)需求預(yù)處理;隨后將備用料等離子噴涂至預(yù)處理后的基底上，即可獲得石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層，涂層的厚度為10_。該涂層的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率為99.3%。
[0015]實(shí)施例2:
一種石墨烯遠(yuǎn)紅外發(fā)熱涂層，該涂層包括如下重量份的原料:
氧化石墨烯20份；
納米氧化鈷20份；
瀝青14份；
堇青石14份；
納米銀-二氧化娃核殼結(jié)構(gòu)I份；
黑曜石I份；
赤鐵礦I份；
莫來石I份；
電氣石I份；
赤泥I份；
硅