本发明涉及远红外纸基材料技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺纤维远红外纸及其制备方法。
背景技术：
碳纳米管由于其尖端具有纳米尺度的曲率，在相对较低的电压下变能够呈现出良好的场致发射特性。但对上述碳纳米管的场致发射特性的研究是近几年才开始的，目前并未发现将碳纳米管应用到远红外发射纸中的相关报道。
同时，现有技术中碳纳米管纸在应用过程中存在较大的脆性，受力后容易断裂的问题，因此，如何克服其力学性能差的问题也是阻碍其制备远红外发射纸的重要因素。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺纤维远红外发射纸及其制备方法，所述聚酰亚胺纤维远红外发射纸在保证具有较好的力学性能的同时，还具有较高的远红外发射效率。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种聚酰亚胺纤维远红外发射纸的制备方法，包括以下步骤：
将聚酰亚胺纤维浆料、碳纳米管分散液、聚丙烯酸酯和阳离子聚丙烯酰胺混合得到混合浆料；
将所述混合浆料涂覆在基底的单面，固化，在所述基底的单面形成固化层；剥离基底，将所得固化层进行热压成型，得到聚酰亚胺纤维远红外发射纸。
优选的，所述聚酰亚胺纤维浆料包括聚酰亚胺纤维、疏解剂和乙醇；所述聚酰亚胺纤维、疏解剂和乙醇的质量比为1：(0.01～0.05)：(100～200)。
优选的，所述疏解剂为聚氧化乙烯和/或十二烷基苯磺酸钠。
优选的，所述碳纳米管分散液包括碳纳米管、分散剂和乙醇；所述碳纳米管、分散剂和乙醇的质量比为1：(0.005～0.01)：(100～200)。
优选的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和/或十二烷基硫酸钠。
优选的，所述聚酰亚胺纤维浆料中的聚酰亚胺和碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量比为(1～7)：(3～9)。
优选的，所述聚丙烯酸酯、阳离子聚丙烯酰胺和聚酰亚胺纤维浆料中的聚酰亚胺的质量比为(0.005～0.01)：(0.003～0.008)：1。
优选的，所述涂覆为喷涂，所述喷涂的压力为0.2～0.5mpa。
优选的，所述所述热压成型的温度为200～350℃，所述热压成型的压力为13～16mpa，所述热压成型的时间为3～5min。
本发明还提供了所述的制备方法制备得到的聚酰亚胺纤维远红外发射纸。
本发明提供了一种聚酰亚胺纤维远红外发射纸的制备方法，包括以下步骤：将聚酰亚胺纤维浆料、碳纳米管分散液、聚丙烯酸酯和阳离子聚丙烯酰胺混合得到混合浆料；将所述混合浆料涂覆在基底的单面，固化，在所述基底的单面形成固化层；剥离基底，将所得固化层进行热压成型，得到聚酰亚胺纤维远红外发射纸。本发明将聚酰亚胺和碳纳米管的浆料进行涂覆、热压成型，得到的聚酰亚胺纤维远红外发射纸，既保留了碳纳米管良好的导电性和非常高的红外转化效率，还保留了聚酰亚胺良好的机械性能等。同时，利用阳离子聚丙烯酰胺为纸力增强剂，提高最终制备得到的聚酰亚胺纤维远红外发射纸的机械强度。聚丙烯酸酯作为粘结剂可以使聚酰亚胺和碳纳米管在复合过程中均匀的搭接。实验结果表明，此远红外发射纸的伸长率为3％～8％，抗拉强度为30～40mpa，表面电阻为10～30ω/□。本发明提供的聚酰亚胺纤维远红外发射纸作为远红外发射体时，其发射远红外波长为4～18μm，电能辐射转换效率可达90％以上。
具体实施方式
本发明提供了一种聚酰亚胺纤维远红外发射纸的制备方法，包括以下步骤：
将聚酰亚胺纤维浆料、碳纳米管分散液、聚丙烯酸酯和阳离子聚丙烯酰胺混合得到混合浆料；
将所述混合浆料涂覆在基底的单面，固化，在所述基底的单面形成固化层；剥离基底，将所得固化层进行热压成型，得到聚酰亚胺纤维远红外发射纸。
在本发明中，若无特殊说明，所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。
本发明将聚酰亚胺纤维浆料、碳纳米管分散液、聚丙烯酸酯和阳离子聚丙烯酰胺混合得到混合浆料。在本发明中，所述聚酰亚胺纤维浆料优选包括聚酰亚胺纤维、疏解剂和乙醇。在本发明中，所述聚酰亚胺纤维优选为聚酰亚胺短切纤维，所述聚酰亚胺短切纤维的长度优选为4～6mm，更优选为4.5～5.5mm。在本发明中，所述疏解剂优选为聚氧化乙烯和/或十二烷基苯磺酸钠；当所述疏解剂为上述具体选择中的两种时，本发明对所述聚氧化乙烯和十二烷基苯磺酸钠的配比没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的配比即可。
在本发明中，所述聚酰亚胺纤维、疏解剂和乙醇的质量比优选为1：(0.01～0.05)：(100～200)，更优选为1：(0.02～0.04)：(120～180)，最优选为1：(0.02～0.03)：(140～160)。
在本发明中，所述聚酰亚胺纤维浆料的制备方法，优选包括以下步骤：
将聚酰亚胺纤维、疏解剂和乙醇混合，得到聚酰亚胺纤维浆料。
在本发明中，所述混合的顺序优选为先将聚酰亚胺纤维和乙醇混合，再将得到的混合液与疏解剂混合。在本发明中，所述混合液与疏解剂的混合优选通过打浆的方式实现；本发明对所述打浆没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的打浆方法并达到使聚酰亚胺纤维充分疏解的目的即可。
在本发明中，所述碳纳米管分散液优选包括碳纳米管、分散剂和乙醇。本发明对所述碳纳米管没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的碳纳米管即可。在本发明中，所述分散剂优选为聚乙烯吡咯烷酮和/或十二烷基硫酸钠；当所述分散剂为上述具体选择中的两种时，本发明对所述聚乙烯吡咯烷酮和十二烷基硫酸钠的配比没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的配比即可。
在本发明中，所述碳纳米管、分散剂和乙醇的质量比优选为1：(0.005～0.01)：(100～200)，更优选为1：(0.006～0.009)：(120～180)，最优选为1：(0.07～0.008):(140～160)。
在本发明中，所述碳纳米管分散液的制备方法，优选包括以下步骤：
将碳纳米管、分散剂和乙醇混合，得到碳纳米管分散液。
在本发明中，所述混合的顺序优选为先将碳纳米管和乙醇混合，再将得到的混合液与分散剂混合。在本发明中，所述混合液与分散剂的混合优选依次通过超声和剪切的方式实现；在本发明中，所述超声的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，最优选为30～40min。本发明对所述超声的频率没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的超声频率即可。在本发明中，所述剪切的时间优选为10～60min，更优选为20～50min，最优选为30～40min。本发明对所述剪切的转速没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的剪切转速即可。
在本发明中，所述聚酰亚胺纤维浆料中的聚酰亚胺和碳纳米管分散液中的碳纳米管的质量比优选为(1～7)：(3～9)，更优选为(2～6)：(4～8)，最优选为(3～5)：(5～6)。
在本发明中，所述聚丙烯酸酯、阳离子聚丙烯酰胺和聚酰亚胺纤维浆料中的聚酰亚胺的质量比优选为(0.005～0.01)：(0.003～0.008)：1，更优选为(0.006～0.008):(0.004～0.006)：1.
在本发明中，所述聚丙烯酸酯作为粘结剂可以使聚酰亚胺和碳纳米管在复合过程中均匀的搭接。
在本发明中，所述阳离子聚丙烯酰胺为纸力增强剂，提高最终制备得到的聚酰亚胺纤维远红外发射纸的机械强度。
在本发明中，所述聚酰亚胺纤维浆料、碳纳米管分散液、聚丙烯酸酯和阳离子聚丙烯酰胺混合，优选包括以下步骤：
将聚酰亚胺纤维浆料和碳纳米管分散液依次混合和研磨，得到聚酰亚胺纤维和碳纳米管的混合浆料；
将所述混合浆料、聚丙烯酸酯和阳离子聚丙烯酰胺混合，得到混合浆料。
本发明将聚酰亚胺纤维浆料和碳纳米管分散液依次混合和研磨，得到聚酰亚胺纤维和碳纳米管的混合浆料。本发明对所述混合没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合过程进行混合即可。本发明对所述研磨没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的研磨过程进行研磨即可。
得到聚酰亚胺纤维和碳纳米管的混合浆料后，本发明将所述聚酰亚胺纤维和碳纳米管的混合浆料、聚丙烯酸酯和阳离子聚丙烯酰胺混合，得到混合浆料。本发明对所述混合没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的混合过程进行混合即可。
得到混合浆料后，本发明将所述混合浆料涂覆在基底的单面，固化，在所述基底的单面形成固化层；剥离基底，将所得固化层进行热压成型，得到聚酰亚胺纤维远红外发射纸。在本发明中，所述基底优选为纤维素薄膜。在本发明中，所述涂覆优选为喷涂，所述喷涂的压力优选为0.2～0.5mpa，更优选为0.25～0.45mpa，最优选为0.3～0.4mpa。本发明对所述固化没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的固化过程即可；本发明对所述剥离基底的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的剥离过程即可。
在本发明中，所述热压成型的温度优选为200～350℃，更优选为220～320℃，最优选为250～300℃；所述热压成型的压力优选为13～16mpa，更优选为14～15mpa；所述热压成型的时间优选为3～5min，更优选为3.5～4.5min。
在本发明中，所述热压成型优选在平板硫化机中进行。
本发明还提供了上述制备方法制备得到的聚酰亚胺纤维远红外发射纸。在本发明中，所述聚酰亚胺纤维远红外纸的厚度优选为0.05～0.2mm，更优选为0.006～0.1mm。
下面结合实施例对本发明提供的一种聚酰亚胺远红外发射纸及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将3g聚酰亚胺短切纤维和300g乙醇混合，再与0.03g聚氧化乙烯(peo)混合，打浆，得到聚酰亚胺纤维浆料；
将3g碳纳米管和300g乙醇混合，再与0.02pvp混合，超声20min，剪切30min，得到碳纳米管分散液；
将所述聚酰亚胺纤维浆料和碳纳米管分散液混合均匀，研磨，得到混合浆料；
将所述混合浆料、0.02g聚丙烯酸酯和0.01g阳离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料；
以纤维素薄膜为基底，利用高压无气喷涂机，在0.2mpa的条件下，将所述浆料均匀地喷涂到基底上，烘干箱中烘干，剥离基底，利用平板硫化机，在200℃、13mpa的条件下热压3min，得到聚酰亚胺远红外发射纸纸。
将所述聚酰亚胺远红外发射纸进行力学性能和远红外发射性能的测试，测试结果如表1所示：
表1：所述聚酰亚胺远红外发射纸的性能测定结果
实施例2
将3g聚酰亚胺短切纤维和400g乙醇混合，再与0.035g聚氧化乙烯(peo)混合，打浆，得到聚酰亚胺纤维浆料；
将2g碳纳米管和250g乙醇混合，再与0.02gsds混合，超声20min，剪切40min，得到碳纳米管分散液；
将所述聚酰亚胺纤维浆料和碳纳米管分散液混合均匀，研磨，得到混合浆料；
将所述混合浆料、0.02g聚丙烯酸酯和0.01g阳离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料；
以纤维素薄膜为基底，利用高压无气喷涂机，在0.4mpa的条件下，将所述浆料均匀地喷涂到基底上，烘干箱中烘干，剥离基底，利用平板硫化机，在250℃、14mpa的条件下热压4min，得到聚酰亚胺远红外发射纸纸。
将所述聚酰亚胺远红外发射纸进行力学性能和远红外发射性能的测试，测试结果如表2所示：
表2：所述聚酰亚胺远红外发射纸的性能测定结果
实施例3
将2g聚酰亚胺短切纤维和350g乙醇混合，再与0.03g聚氧化乙烯(peo)混合，打浆，得到聚酰亚胺纤维浆料；
将3g碳纳米管和450g乙醇混合，再与0.03gsds混合，超声30min，剪切60min，得到碳纳米管分散液；
将所述聚酰亚胺纤维浆料和碳纳米管分散液混合均匀，研磨，得到混合浆料；
将所述混合浆料、0.015g聚丙烯酸酯和0.01g阳离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料；
以纤维素薄膜为基底，利用高压无气喷涂机，在0.5mpa的条件下，将所述浆料均匀地喷涂到基底上，烘干箱中烘干，剥离基底，利用平板硫化机，在250℃、16mpa的条件下热压5min，得到聚酰亚胺远红外发射纸纸。
将所述聚酰亚胺远红外发射纸进行力学性能和远红外发射性能的测试，测试结果如表3所示：
表3：所述聚酰亚胺远红外发射纸的性能测定结果
由以上实施例可知，本发明将聚酰亚胺和碳纳米管的浆料进行涂覆、热压成型，得到的聚酰亚胺纤维远红外发射纸，既保留了碳纳米管良好的导电性和非常高的红外转化效率，还保留了聚酰亚胺良好的机械性能等。其作为远红外发射体时的远红外发射效率可达90％以上。
以上所述近视本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。