CN108440777B - 石墨烯水性电热膜及其制备方法 - Google Patents

石墨烯水性电热膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种石墨烯水性电热膜及其制备方法。该石墨烯水性电热膜包括聚酯薄膜和导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：1份的导电填料、0.2‑5份的助剂、15‑50份的水性树脂和1‑50份的β‑环糊精衍生物。本申请解决了导电填料在浆料中分布不均，团聚所造成的电热膜导电效率低与添加分散剂与增稠剂造成的组分相容性低的技术问题。

Description

石墨烯水性电热膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及新型电热材料，具体而言，涉及一种石墨烯水性电热膜及其制备方法。
背景技术
电热膜供暖***，是区别于以散热器、空调、暖气片为代表的点式供暖***及以发热电缆为代表的线式供暖***，在面式供暖领域采用现代宇航技术研发的低碳供暖高科技产品。
电热膜制热原理是产品在电场的作用下，发热体中的碳分子团产生"布朗运动"，碳分子之间发生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以远红外辐射和对流的形式对外传递，其电能与热能的转换率高达98％以上。碳分子的作用使***表面迅速升温。将电热膜暖采暖***安装在墙(地)面上，热能就会源源不断地均匀传递到房间的每一个角落。电热膜之所以能够对空间起到迅速升温的作用，就在于其100％的电能输入被有效地转换成了超过66％的远红外辐射能和33％的对流热能。电热膜因符合减排低碳的政策导向，其发展前景广阔。
现有电热膜是由可导电的特制油墨、金属载流条经印刷、热压在两层绝缘聚脂薄膜间制成的一种特殊的加热产品，该产品由电源、温控器、连接件、绝缘层、电热膜及饰面层构成。工作时以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式送入空间，使人体感到温暖，其综合效果优于传统的供暖方式。
相关技术公开了一种电热膜、电热板及相应的制造方法，采用炭黑粉及石墨粉作为发热材料，并加入有机溶剂、粘胶剂、KH-560稳定剂与之混合，经烘烤后得到该电热膜。但该专利在实际使用过程中，由于炭黑与石墨的结构，限制了其在混合时的匹配度，导致其发热效率不高、电热膜表面发热不均匀。同时由于有机溶剂的挥发，影响电热膜发热性能。其次在生产过程中使用的KH-560稳定剂，价格昂贵，增加了生产成本。另外，有相关技术公开了一种经超声分散的石墨烯管溶液与绝缘保护层构成的石墨烯管电热膜，将经过超声分散的石墨烯管与有机溶液相混合，再加入凝固剂定型干燥后获得该电热膜。虽然石墨烯管相较于炭黑粉及石墨粉具有很好的导电性与发热效率，但由于超声波对石墨烯管的分散作用有限，同时由于石墨烯管自身不亲水、不亲油的特性，导致其在该方案中产生分散不均匀，团聚的现象，使电热膜导电性能降低，影响其发热效率。其次，相关技术还公开了一种利用石墨烯管水性浆料制备电热膜的方法，通过对固体丙烯酸树脂进行亲水化处理，增加石墨烯管在电热膜中的分散效果，以改善石墨烯管分散不均的问题并提高发热效率。但该专利在实际使用过程中仍存在以下问题:虽然对丙烯酸树脂进行了亲水处理，但由于分散剂、增稠剂的添加，使得电热膜中各组分相容性较低，无法形成各组分分布均匀的电热膜。此外，仅通过加入表面活性剂来对石墨烯管进行亲水化处理，还不能完全解决石墨烯管在电热膜中均匀分散的问题。同时由于导电性较差的成膜树脂存在，会影响电热膜的导电效率。
针对相关技术中存在的导电填料在浆料中分布不均，团聚所造成的电热膜导电效率低与添加分散剂与增稠剂造成的组分相容性低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种石墨烯水性电热膜及其制备方法，以解决导电填料在浆料中分布不均，团聚所造成的电热膜导电效率低与添加分散剂与增稠剂造成的组分相容性低的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种石墨烯水性电热膜。
根据本申请的石墨烯水性电热膜包括：聚酯薄膜和导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：1份的导电填料、0.2-5份的助剂、15-50份的水性树脂和1-50份的β-环糊精衍生物。
导电填料指用复合导电高分子材料制备的，由导电性材料构成的添加材料，是复合性导电材料中的重要成分，多为导电性能和分散性能良好的金属如银粉或炭黑粉末，或者为导电性纤维如碳纤维等。导电填料一般用共混的方法与绝缘性树脂熔融混合，借助导电填料粒子或纤维之间的相互接触或接近作用传导电流。
助剂，又称涂料助剂，系配制涂料的辅助材料，能改进涂料性能，促进涂膜形成。涂料助剂的种类很多，包括催干剂、增韧剂、乳化剂、增稠剂、颜料分散剂、消泡剂、流平剂、抗结皮剂、消光剂、光稳定剂、热稳定剂、抗氧剂、防霉剂、抗静电剂等。涂料助剂是涂料不可缺少的组分，它可以改进生产工艺，保持贮存稳定，改善施工条件，提高产品质量。合理正确选用助剂可降低成本，提高经济效益。
水性树脂是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型树脂体系。与水融合，形成溶液，待水挥发后，形成树脂模材料。水性树脂能够提高磨料和基体之间粘结强度。
β-环糊精衍生物是指在保持β-环糊精大环基本骨架不变的情况下引入修饰基团，以对β-环糊精进行改性处理，所得到的改性β-环糊精即β-环糊精衍生物。β-环糊精衍生物相较于母体β-环糊精具有更强的增溶能力。同时其自身特有的相容性，溶液粘度与安全性已经被各行各业广泛关注。
进一步的，所述导电层包括以下重量份的原料：1份的导电填料、0.26-5份的助剂、19.5份的生物水性树脂和15-50份的β-环糊精衍生物。
当导电填料与β-环糊精衍生物的质量比小于1：15时，会使电热膜浆料中的固体含量偏低，在聚酯薄膜表面成膜后，会出现导电填料覆盖不完全的问题，影响导电填料之间的连接，进而影响发热效果；当导电填料与β-环糊精衍生物的质量比大于1：50时，会造成电热膜电阻偏低，发热效果不理想；因此，将导电填料与β-环糊精衍生物的质量比设为1：15-50，能使导电填料完全覆盖在聚酯薄膜上，进而保证较好的发热效果。
进一步的，所述β-环糊精衍生物为甲基化β-环糊精、乙基化β-环糊精、丁基化β-环糊精、羧甲基β-环糊精、葡萄糖基-β-环糊精、乙二胺基-β-环糊精、羟乙基-β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、磺酸酯基-β-环糊精、季铵-β-环糊精或羧甲基网状-β-环糊精聚合物等衍生物中的一种或几种。
进一步的，所述导电填料包括石墨烯或碳纳米管。
进一步的，所述导电填料包括石墨烯和碳纳米管，所述碳纳米管与石墨烯的质量比为1：1-5。
当石墨烯和碳纳米管同时加入电热膜中时，电热膜的导电效率相较于单纯使用石墨烯有所提高。碳纳米管与石墨烯的质量比小于1：1-5时，导电效率提升不明显。碳纳米管与石墨烯的质量比大于1：1-5时，两者在电热膜中的团聚现象的发生又比较突出，反而降低了电热膜的导电效率。因此将碳纳米管与石墨烯的质量比设为1：1-5时对导电效率的提升最大。
进一步的，所述聚酯薄膜的厚度为50-250μm；所述导电层的厚度为15-150μm。聚酯薄膜的厚度不仅影响传热的时间和效率，还影响产品的重量，将聚酯薄膜材料制成厚度为50-250μm的膜片，不仅加快了产品的传热效率，减少了传热时间，还因其重量较轻而适用于穿戴设备中，进而扩大了产品的适用范围。另外，导电层的涂覆厚度设置为15-150μm，既有利于降低生产成本，又能够在导电填料层内外热交换不及时情况下，避免在高功率发热下出现击穿电热膜的情况。
进一步的，优选所述电热膜的表面涂覆有韧性膜。在电热膜表面敷设韧性膜，使得电热膜具有防水、防冲击、耐高温、绝缘、导热系数较高等特性。
为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种石墨烯水性电热膜的制备方法。
根据本申请的石墨烯水性电热膜的制备方法包括以下步骤:
(1)在表面活性剂中对导电填料进行亲水化处理，然后加入β-环糊精衍生物溶液，进行预分散，得到导电填料溶液；
(2)向所述导电填料溶液中加入助剂，分散后得到均质分散液；
(3)向所述均质分散液中加入水性树脂，搅拌混合得到电热膜浆料；
(4)将所述电热膜浆料涂覆到聚酯薄膜上形成电热膜导电层，干燥后得到由电热膜导电层与成膜载体组成的电热膜。
进一步的，优选所述步骤(1)中的表面活性剂为胆酸钠、脱氧胆酸钠、牛磺脱氧胆酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、十四烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
进一步的，优选所述步骤(2)中所述助剂为消泡剂、流平剂、成膜助剂、附着力促进剂、基材润湿剂、防冻剂或防霉剂中的一种或几种。
进一步的，优选所述步骤(3)中所述水性树脂为水性聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性环氧树脂、水性氯醋树脂或水性饱或聚酯树脂中的至少一种。
进一步的，优选所述步骤(4)中涂覆的方法为凹辊、涂布或丝印中的一种，该方法能使电热膜浆料均匀分布到成膜载体上，有利于提高发热体的发热性能。
进一步的，所述步骤(4)中的干燥过程的温度为50-160℃。
在本申请实施例中，通过加入起分散、成膜和增稠作用的β-环糊精衍生物，代替了分散剂、增稠剂这两种重要组分，减少助剂的使用，大大提高了整个体系的相容性，有助于石墨烯与碳纳米管分散，减少团聚现象的发生，并大幅减少了成膜树脂的用量。并且β-环糊精衍生物对体系电阻影响小，相较于成膜树脂优势明显，可选择的范围大，另外β-环糊精衍生物毒性很小、容易降解也有利于其应用。因此通过预分散能将导电填料与β-环糊精衍生物溶液混合均匀，起到了很好的分散效果，从而形成一个均相的溶液。
因此，通过添加β-环糊精衍生物，从而实现了制得的产品导电填料分散均匀、组分相容性高，进而解决了相关技术存在的导电填料在浆料中分布不均和团聚所造成的电热膜导电效率低与添加分散剂与增稠剂造成的组分相容性低的问题。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，术语“包括”以及他的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本申请。
以下对本申请所述的电热膜的实施例进行部分列举：
实施例1
一种石墨烯水性电热膜包括：厚度为50μm的聚酯薄膜和厚度为15μm的导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：1份的石墨烯、0.2份的消泡剂、15份的水性聚氨酯和1份的甲基化β-环糊精。
实施例1的制备方法为：
(1)在牛磺脱氧胆酸钠中对石墨烯进行亲水化处理，然后加入甲基化β-环糊精溶液，进行预分散，得到石墨烯溶液；
(2)向所述石墨烯溶液中加入消泡剂，分散后得到均质分散液；
(3)向所述均质分散液中加入水性聚氨酯，搅拌混合得到电热膜浆料；
(4)将所述电热膜浆料涂覆到聚酯薄膜上形成电热膜导电层，在50℃的温度下，干燥后得到由电热膜导电层与成膜载体组成的电热膜。
实施例2
一种石墨烯水性电热膜包括：厚度为250μm的聚酯薄膜和厚度为150μm的导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：1份的石墨烯、5份的流平剂、50份的水性丙烯酸树脂和50份的羧甲基β-环糊精。
实施例2的制备方法为：
(1)在十四烷基三甲基溴化铵中对石墨烯进行亲水化处理，然后加入羧甲基β-环糊精溶液，进行预分散，得到石墨烯溶液；
(2)向所述石墨烯溶液中加入流平剂，分散后得到均质分散液；
(3)向所述均质分散液中加入水性丙烯酸树脂，搅拌混合得到电热膜浆料；
(4)将所述电热膜浆料涂覆到聚酯薄膜上形成电热膜导电层，在160℃的温度下，干燥后得到由电热膜导电层与聚酯薄膜组成的电热膜。
实施例3
一种石墨烯水性电热膜包括：厚度为150μm的聚酯薄膜和厚度为100μm的导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：1份的碳纳米管、0.26份的基材润湿剂、19.5份的水性氯醋树脂、15份的葡萄糖基-β-环糊精。
实施例3的制备方法为：
(1)在聚乙二醇辛基苯基醚中对碳纳米管进行亲水化处理，然后加入羧甲基β-环糊精溶液，进行预分散，得到碳纳米管溶液；
(2)向所述碳纳米管溶液中加入基材润湿剂，分散后得到均质分散液；
(3)向所述均质分散液中加入水性氯醋树脂，搅拌混合得到电热膜浆料；
(4)将所述电热膜浆料涂覆到聚酯薄膜上形成电热膜导电层，在100℃的温度下，干燥后得到由电热膜导电层与聚酯薄膜组成的电热膜。
实施例4
一种石墨烯水性电热膜包括：厚度为150μm的聚酯薄膜和厚度为100μm的导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：0.5份的碳纳米管、0.5份的石墨烯、0.13份的基材润湿剂、0.13份的防冻剂、8份的水性氯醋树脂、8份的水性饱或聚酯树脂、8份的葡萄糖基-β-环糊精和8份的羟丙基-β-环糊精。
实施例4的制备方法为：
(1)在十四烷基三甲基溴化铵中对碳纳米管和石墨烯进行亲水化处理，然后加入羧甲基β-环糊精和羟丙基-β-环糊精混合溶液，进行预分散，得到到导电填料溶液；
(2)向所述导电填料溶液中加入基材润湿剂和防冻剂，分散后得到均质分散液；
(3)向所述均质分散液中加入水性氯醋树脂和聚酯树脂，搅拌混合得到电热膜浆料；
(4)将所述电热膜浆料涂覆到聚酯薄膜上形成电热膜导电层，在100℃的温度下，干燥后得到由电热膜导电层与聚酯薄膜组成的电热膜。
实施例5
一种石墨烯水性电热膜包括：厚度为150μm的聚酯薄膜和厚度为100μm的导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：0.75份的碳纳米管、0.25份的石墨烯、0.13份的基材润湿剂、0.13份的防冻剂、8份的水性氯醋树脂、8份的水性饱或聚酯树脂、8份的葡萄糖基-β-环糊精和8份的羟丙基-β-环糊精。
实施例5的制备方法为：
(1)在十四烷基三甲基溴化铵中对碳纳米管和石墨烯进行亲水化处理，然后加入羧甲基β-环糊精和羟丙基-β-环糊精混合溶液，进行预分散，得到到导电填料溶液；
(2)向所述导电填料溶液中加入基材润湿剂和防冻剂，分散后得到均质分散液；
(3)向所述均质分散液中加入水性氯醋树脂和聚酯树脂，搅拌混合得到电热膜浆料；
(4)将所述电热膜浆料涂覆到聚酯薄膜上形成电热膜导电层，在100℃的温度下，干燥后得到由电热膜导电层与聚酯薄膜组成的电热膜。
实施例6
一种石墨烯水性电热膜包括：厚度为150μm的聚酯薄膜和厚度为100μm的导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：0.83份的碳纳米管、0.17份的石墨烯、0.13份的基材润湿剂、0.13份的防冻剂、8份的水性氯醋树脂、8份的水性饱或聚酯树脂、8份的葡萄糖基-β-环糊精和8份的羟丙基-β-环糊精。
实施例6的制备方法为：
(1)在十四烷基三甲基溴化铵中对碳纳米管和石墨烯进行亲水化处理，然后加入羧甲基β-环糊精和羟丙基-β-环糊精混合溶液，进行预分散，得到到导电填料溶液；
(2)向所述导电填料溶液中加入基材润湿剂和防冻剂，分散后得到均质分散液；
(3)向所述均质分散液中加入水性氯醋树脂和聚酯树脂，搅拌混合得到电热膜浆料；
(4)将所述电热膜浆料涂覆到聚酯薄膜上形成电热膜导电层，在100℃的温度下，干燥后得到由电热膜导电层与聚酯薄膜组成的电热膜。
对比例1
向60份丙烯酸树脂中加入140份去离子水和10份氨水，在60度的温度下以搅拌的方式均匀溶解丙烯酸树脂，得到水溶性丙烯酸树脂；向水溶性丙烯酸树脂中加入1份经聚苯乙烯磺酸钠亲水化处理过的石墨烯和5份润湿分散剂，得到混合液，然后对混合液进行高速磁力搅拌分散混合，得到均质分散液；向均质分散液中加入水乳性树脂，经搅拌混合得到石墨烯水性浆料；将石墨烯水性浆料以丝印的方式涂覆到75μm的聚酯薄膜表面形成石墨烯导电层，然后在60℃的条件下，采用每分钟升温10℃，保温1分钟的逐级升温保温的方式干燥石墨烯导电层，干燥后得到由石墨烯导电层与成膜载体组成的电热膜。
以实施例1为例，将实施例1和对比例制备的两类复合材料，用25μm刮胶棒在75μm聚酯薄膜上制备电热膜导电层，并用四探针法测量其电导率，接触角测试测试其相容性，同时测试导电填料的溶解度。具体实验结果见表1：
表1实施例和对比例产品实验结果
组别 导电率 接触角 溶解度
实施例1 0.30Ω˙cm 96.13° 0.58mg/L
实施例2 0.29Ω˙cm 99.41° 0.58mg/L
实施例3 0.30Ω˙cm 95.92° 0.56mg/L
实施例4 0.29Ω˙cm 95.20° 0.54mg/L
实施例5 0.28Ω˙cm 94.82° 0.62mg/L
实施例6 0.27Ω˙cm 94.06° 0.66mg/L
对比例 0.80Ω˙cm 115.85° 0.11mg/L
实验发现，各实施例电热膜的平均电阻率小于0.30Ω˙cm，而对比例电阻率为0.8Ω˙cm。同时，本发明中的相容性指标主要是指混合溶液的接触角，在接触角测试中石墨烯管溶液平均接触角为97.72°，碳纳米管溶液的平均接触角为95.92°，而实施例中接触角为115.85°。此外，经亲水化处理的石墨烯管溶解度可达近0.58mg/L，碳纳米管溶解度可达0.56mg/L,而实施例中仅为0.11mg/L。
同时通过实施例3至5可以看出，当石墨烯与碳纳米管在质量比为1：1-5的范围内时，电热膜的导电率高于任何一种单独添加时的导电率。由此可说明，本发明实施例提出的电热膜浆料可有效用于高导电性电热膜的印刷制作中。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种石墨烯水性电热膜，其特征在于，包括：聚酯薄膜和导电层，所述导电层涂覆在所述聚酯薄膜表面上，所述导电层包括以下重量份的原料：1份的导电填料、0.2-5份的助剂、15-50份的水性树脂和1-50份的β-环糊精衍生物，所述导电填料包括石墨烯和碳纳米管，所述碳纳米管与石墨烯的质量比为1：1-5，所述聚酯薄膜的厚度为50-250μm、所述导电层的厚度为15-150μm；
所述β-环糊精衍生物为甲基化β-环糊精、羧甲基β-环糊精、葡萄糖基-β-环糊精、乙二胺基-β-环糊精、羟乙基-β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、磺酸酯基-β-环糊精、季铵-β-环糊精或羧甲基网状-β-环糊精聚合物衍生物中的一种或几种。
2.一种权利要求1所述石墨烯水性电热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)在表面活性剂中对导电填料进行亲水化处理，然后加入β-环糊精衍生物溶液，进行预分散，得到导电填料溶液；
(2)向所述导电填料溶液中加入助剂，分散后得到均质分散液；
(3)向所述均质分散液中加入水性树脂，搅拌混合得到电热膜浆料；
(4)将所述电热膜浆料涂覆到聚酯薄膜上形成电热膜导电层，干燥后得到由电热膜导电层与成膜载体组成的电热膜。
3.根据权利要求2所述的石墨烯水性电热膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述助剂加入量为所述均质分散液质量的0.15%-5%。
4.根据权利要求2所述的石墨烯水性电热膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中所述水性树脂加入量为所述均质分散液质量的5%-25%。
5.根据权利要求2所述的石墨烯水性电热膜的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的干燥过程的温度为50-160℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110769528A (zh) * 2019-10-11 2020-02-07 深圳天元羲王材料科技有限公司 石墨烯水性发热膜导电浆料
CN111212488B (zh) * 2020-01-13 2021-06-18 广西师范大学 一种石墨烯/石墨复合水性电热膜导电剂的制备方法
CN113354855B (zh) * 2021-06-07 2022-11-15 牛墨石墨烯应用科技有限公司 一种基于石墨烯的可弯折电热膜器件及其制备方法
CN113801534A (zh) * 2021-06-24 2021-12-17 浙江理工大学 一种石墨烯电热膜的制备方法
CN114143922A (zh) * 2021-12-31 2022-03-04 烯泽韩力石墨烯应用科技(无锡)有限公司 石墨烯电热膜浆料及其制备方法和电热膜
CN114479574A (zh) * 2022-01-19 2022-05-13 得嘉工业(北京)有限公司 一种水性导电涂料及其制备方法
CN114976011B (zh) * 2022-06-21 2024-03-15 东莞市众尚源科技有限公司 一种锂离子电池负极浆料及负极片的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006006771A1 (en) * 2004-07-08 2006-01-19 Chul-Yong Park Aqueous conductive polymer composition with ptc of resistivity and preparation thereof
CN1850880A (zh) * 2006-05-26 2006-10-25 华东理工大学 自分散型纳米级导电聚苯胺的制备方法
CN101010137A (zh) * 2004-05-13 2007-08-01 株式会社北海道Tlo 微细碳分散体
CN105906832A (zh) * 2016-06-29 2016-08-31 德阳烯碳科技有限公司 一种石墨烯水性电热膜的制备方法
CN107670642A (zh) * 2017-11-23 2018-02-09 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球及制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101010137A (zh) * 2004-05-13 2007-08-01 株式会社北海道Tlo 微细碳分散体
WO2006006771A1 (en) * 2004-07-08 2006-01-19 Chul-Yong Park Aqueous conductive polymer composition with ptc of resistivity and preparation thereof
CN1850880A (zh) * 2006-05-26 2006-10-25 华东理工大学 自分散型纳米级导电聚苯胺的制备方法
CN105906832A (zh) * 2016-06-29 2016-08-31 德阳烯碳科技有限公司 一种石墨烯水性电热膜的制备方法
CN107670642A (zh) * 2017-11-23 2018-02-09 成都新柯力化工科技有限公司 一种用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球及制备方法

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