一种硅橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种硅橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方法，取硅橡胶加入碳黑、碳纤维或不锈钢纤维，超声作用，同时搅拌，得均匀分散的混合物溶液；溶液中加入交联剂，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽真空除去气泡，然后在20～100℃下交联0.5～10h，交联成型得混杂填料的柔性硅橡胶导体。本发明以柔性的硅橡胶为基体，以炭黑、碳纤维或不锈钢纤维为混杂填料，炭黑、碳纤维或不锈钢纤维均匀分散在硅橡胶基体中，既导电又发热，在较低的外加电压下，就可获得很高的表面温度。并且混杂填料可形成协同作用，在较低的含量下形成导电，可保持硅橡胶的柔性；可保持导电网络的柔性，有利于制备柔性、可变形的加热体。
【专利说明】
一种硅橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及柔性聚合物基导电发热膜的制备方法，更具体地说，具体涉及一种硅 橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前可用于加热的方式和材料有很多，包括电加热、红外加热以及电磁加热等。由 于加热效率高、使用方便，电加热应用非常广泛。用于电加热的材料主要是导电体，其中导 电体包括金属导体以及聚合物导电体。由于制备简易、密度低以及柔韧性好，聚合物基导电 复合材料广泛用于制作导电发热材料。社会的发展对导电发热材料要求愈来愈高，例如要 求发热体具有较好的柔性，能任意变形以适于不同场合的使用，因此柔性的可变性的导电 发热体逐渐引起重视。
[0003] 现有:CN 101928422 A公开了一种聚合物基导电发热复合膜材料的制备方法，聚 合物基体采用聚乙烯或聚乙烯与乙烯基共聚物的混合物，导电发热填料采用碳纤维或镀镍 碳纤维，溶液或熔混法共混复合，压制成膜，得到导电发热聚合物复合膜;然后将导电发热 聚合物复合膜室温伽马射线辐射交联处理，再加热处理去除自由基，得到最终样品。该复合 材料具有较好的发热效率，但基体采用聚乙烯，柔性低。CN 104159348 A公布了一种柔性大 面积高发热功率电热膜制作方法，电热薄膜包括导电薄膜，导电薄膜的两端连接铜电极，导 电薄膜及与之相连的铜电极由绝缘塑料薄膜绝缘密封。虽制作的产品具有一定的柔性，但 因其仅以炭黑为导电体，导电网络不稳定;在一定的变形下，导电网络易破坏。
[0004]因此开发出一种具有良好导电性的柔性发热导体是当前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种发热温度高，在拉伸应变为20%发 热温度保持性好，柔性好的硅橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方法。
[0006] 本发明目的的实现方式是，一种硅橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方 法，制备的具体步骤如下：
[0007] 1)称取10g娃橡胶，随后加入0.2~4g碳黑、0.1~3g碳纤维或0.1~3g不锈钢纤维， 室温超声作用5~60min，同时搅拌，获得均匀分散的混合物溶液；
[0008] 所述硅橡胶是聚二甲基硅氧烷，甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基乙烯基硅橡胶；
[0009] 所述炭黑的直径为0.2~100μπι;
[0010] 所述碳纤维的直径为2~30μηι，长0 · 05~8mm;
[0011] 所述不锈钢纤维的直径为5~30μπι，长0.05~8mm;
[0012] 2)在步骤1)的溶液中加入0.05~2g交联剂，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时 抽真空20min除去气泡，真空度为0.06MPa，然后在20~100°C下交联0.5~10h，交联成型得 混杂填料的柔性硅橡胶导体；
[0013]所述交联剂为羟基硅油，2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷，过氧化二异丙 苯或甲基三乙酸氧基硅烷。
[0014] 本发明的优点：
[0015] 1、采用硅橡胶提供柔性，使得发热体具备柔性，有可变形性；
[0016] 2、利用不同形态和尺寸的炭黑和碳纤维或不锈钢纤维作为混杂填料，炭黑、碳纤 维或不锈钢纤维均匀分散在硅橡胶基体中，既导电又发热，在较低的外加电压下，就可获得 很高的表面温度；
[0017] 3、炭黑提供近程导电通路，碳纤维或不锈钢纤维提供远程导电通路，其形成协同 作用，在较低的含量下形成导电，可保持硅橡胶的柔性，会降低填料的用量，且提高复合材 料电导率;可以得到柔性的导电网络，可以使得材料在一定的拉伸应变和变形下仍能保持 发热性能，保持导电网络的柔性，有利于制备柔性、可变形的加热体。
【具体实施方式】
[0018] 本发明将称取适量的硅橡胶，随后加入炭黑、碳纤维或不锈钢纤维，超声作用5~ 60min，并同时搅拌;所述硅橡胶是聚二甲基硅氧烷，甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基乙烯基 硅橡胶。优选为聚二甲基硅氧烷。溶液中加交联剂，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，抽真空 除去气泡，然后在20~100°C下0.5~10h交联成型，得混杂填料的柔性硅橡胶导体;所述交 联剂为羟基硅油，2,5_二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化)己烷（以下简称为双25)，过氧化二异 丙苯（以下简称为DCP)或甲基三乙酸氧基硅烷。
[0019] 下面用具体实施例详述本发明。
[0020] 实施例1、称取10g聚二甲基硅氧烷，加入1.5g直径3μπι的炭黑和1.5g直径5μπι，长度 0.5mm碳纤维，然后在超声波细胞破碎仪中室温超声30min，其中超声分次进行，进行规律为 超声5分钟，停3分钟。随后加入0.5g交联剂羟基硅油，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时 抽真空20min除去气泡，真空度为0.06MPa，然后在60°C下2h交联成型，得混杂填料的柔性硅 橡胶导体。
[0021] 实施例2、称取10g聚二甲基硅氧烷，加入lg直径0.2μπι的炭黑和2g直径8μπι，长度 0.05mm碳纤维，然后在超声波细胞破碎仪中室温超声40min，其中超声分次进行，进行规律 为超声5分钟，停3分钟。随后加入0.05g交联剂双25,混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽 真空20min除去气泡，真空度为0.06MPa，然后在60°C下2h交联成型，得混杂填料的柔性硅橡 胶导体。
[0022] 实施例3、同实施例2，不同的是，称取10g聚二甲基硅氧烷，加入2g直径5μπι，长 0.05mm的不锈钢纤维替代碳纤维。
[0023] 实施例4、称取10g聚二甲基硅氧烷，加入0.2g直径30μπι的炭黑和3g直径2μπι，长 0.5mm碳纤维，然后在超声波细胞破碎仪中室温超声5min，其中超声分次进行，进行规律为 超声5分钟，停3分钟。随后加入lg交联剂DCP，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽真空 20min除去气泡，真空度为0.06MPa，然后在60°C下2h交联成型，得混杂填料的柔性硅橡胶导 体。
[0024] 实施例5、称取10g聚二甲基硅氧烷，加入4g直径Ιμπι炭黑和O.lg直径18μπι，长3mm碳 纤维，然后在超声波细胞破碎仪中室温超声60min，超声分次进行；随后加入2g交联剂甲基 三乙酸氧基硅烷，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽真空20min除去气泡，真空度为 0.06MPa，然后在60°C下2h交联成型，得混杂填料的柔性硅橡胶导体。超声分次进行规律为 超声5分钟，停3分钟。
[0025] 实施例6、称取10g甲基苯基乙烯基硅橡胶，加入lg直径100μπι炭黑和3g直径30μπι， 长8mm碳纤维，然后在超声波细胞破碎仪中室温超声60min，其中超声分次进行;随后加入lg 交联剂羟基硅油，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽真空20min除去气泡，真空度为 0.06MPa，然后在20°C下10h交联成型，得混杂填料的柔性硅橡胶导体。超声分次进行规律为 超声5分钟，停3分钟。
[0026] 实施例7、同实施例6，不同的是，采用3g直径ΙΟμπι，长3_不锈钢纤维替代碳纤维。 [0027] 实施例8、称取10g硅橡胶甲基乙烯基硅橡胶，加入4g直径20μπι炭黑和O.lg直径30μ m，长8mm不锈钢纤维，然后在超声波细胞破碎仪中室温超声60min，超声分次进行;随后加入 〇.5g交联剂羟基硅油，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽真空20min除去气泡，真空度 为0.06MPa，然后在100°C下0.5h交联成型，得混杂填料的柔性硅橡胶导体。超声分次进行规 律为超声5分钟，停3分钟。
[0028] 对比例1、称取10g聚二甲基硅氧烷，加入3g直径20μπι炭黑，然后在超声波细胞破碎 仪中室温超声60min，超声分次进行；随后加入0.5g交联剂羟基硅油，混合均匀后倒入四氟 乙烯模具，同时抽真空20mm除去气泡，真空度为0.06MPa，然后在100°C下0.5h交联成型，得 混杂填料的柔性硅橡胶导体。超声分次进行规律为超声5分钟，停3分钟。
[0029] 对比例2、称取10g聚二甲基硅氧烷，加入所述3g直径18μπι，长8mm碳纤维，然后在超 声波细胞破碎仪中室温超声60min，超声分次进行；随后加入0.5g交联剂羟基硅油，混合均 匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽真空20min除去气泡，真空度为0.06MPa，然后在100°C下 〇. 5h交联成型，得混杂填料的柔性硅橡胶导体。超声分次进行规律为超声5分钟，停3分钟。
[0030] 对比例3、称取10g聚二甲基硅氧烷，加入所述3g直径18μπι，长8mm不锈钢纤维，然后 在超声波细胞破碎仪中室温超声60min，其中超声分批次进行;随后加入0.5g交联剂羟基硅 油，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽真空除去气泡，真空度为〇.〇6MPa，然后在100°C 下〇 . 5h交联成型，得混杂填料的柔性硅橡胶导体。超声分次进行规律为超声5分钟，停3分 钟。
[0031 ] 各实施例的在5V和10V电压下表面温度和在拉伸或弯曲下的表面温度见下表：（样 品尺寸为长度*宽度*厚度= 8cm*5cm*lmm)
[0034]从表中可以看出，当如对比例1~3采用单一填料时，所得柔性硅橡胶导体在相同 的电压下，发热温度较低，且在拉伸20%时发热温度降低明显，而如实施例1~8采用炭黑和 碳纤维或不锈钢纤维的混杂填料时，所得柔性硅橡胶导电发热体发热温度高，且在拉伸应 变为20 %发热温度保持性好，说明柔性好。
【主权项】
1. 一种硅橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方法，其特征在于:具体步骤如下： 1) 称取IOg娃橡胶，随后加入0.2~4g碳黑、0.1~3g碳纤维或0.1~3g不锈钢纤维，室温 超声作用5~60min，同时搅拌，获得均勾分散的混合物溶液； 所述硅橡胶是聚二甲基硅氧烷，甲基乙烯基硅橡胶或甲基苯基乙烯基硅橡胶； 所述炭黑的直径为0.2~100μπι; 所述碳纤维的直径为2~30μηι，长0.05~8mm; 所述不锈钢纤维的直径为5~30μηι，长0.05~8mm; 2) 在步骤1)的溶液中加入0.05~2g交联剂，混合均匀后倒入四氟乙烯模具，同时抽真 空20min除去气泡，真空度为0.06MPa，然后在20~100°C下交联0.5~10h，交联成型得混杂 填料的柔性硅橡胶导体； 所述交联剂为羟基硅油，2,5_二甲基-2,5-二(叔丁基过氧化）己烷，过氧化二异丙苯或 甲基三乙酸氧基硅烷。2. 根据权利要求1所述的一种硅橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方法，其特 征在于:步骤1)中所述硅橡胶为聚二甲基硅氧烷。3. 根据权利要求1所述的一种硅橡胶基柔性可变形导电发热复合膜的制备方法，其特 征在于:步骤2)的超声分次进行规律为超声5分钟，停3分钟。
【文档编号】C08K7/04GK105949789SQ201610506755
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】张 荣, 胡圣飞, 刘清亭, 徐成成, 胡海龙
【申请人】湖北工业大学