一种纳米材料发热体的制备方法_2

文档序号:9399869阅读:来源:国知局
导电填料为石墨稀、炭黑或石墨稀与炭黑的混合体时,采用特定的质量比,能使导电填料在聚乙烯醇中达到理想的分散状态,即能使导电填料层稳固地附着在聚乙烯醇上,以及能使导电填料形成完整的导电导热网络。
[0021]六、本发明中,石墨稀作为纳米材料,具有相当高的表面能,它不亲油,亦不亲水,在溶剂中极易溶于发生团聚现象;而采用在无水乙醇中超声分散30— 60min的方式处理石墨烯,则能够有效解决上述问题,并能够避免出现石墨烯片层搭接不良和导电、导热网络形成不完善的缺陷,进而提高产品的导电性能和发热性能。
[0022]七、本发明中,助剂为表面活性剂,其主要原理是采用大分子有机物,包覆在石墨烯外层,以降低其表面能,一定程度上减少石墨烯在溶液中团聚。
[0023]八、本发明中,PET的厚度不仅影响传热的时间和效率,还影响产品的重量,因此,将PET材料制成厚度为0.1—0.2mm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。
[0024]九、本发明中,混合液以刷涂或喷涂的方式涂覆到成膜载体上,该方式能使混合液均匀分布到成膜载体上,有利于提高发热体的发热性能。涂覆厚度设置为60 — lOOum,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涂层的情况。
[0025]十、本发明中,在发热体表面敷设韧性膜,使得发热体具有防水、防冲击、耐高温、绝缘、导热系数较高等特性。
[0026]十一、由本发明制备的发热体,因其性能优异而广泛用于电采暖和电加热领域中,例如可广泛用于:室内取暖(地暖、墙暖、家居装饰、办公区域)、户外取暖(草坪、大棚、汽车、帐篷、可穿戴设备)、化工设备(罐体除冰、保温)、飞行器(除冰、机场跑道除冰)、交通设施(铁路、桥梁防冻)等行业中。
【具体实施方式】
[0027]实施例1 一种纳米材料发热体的制备方法,包括以下步骤:
(I)、向聚乙烯醇中按比例加入去离子水,聚乙烯醇与去离子水的质量比为7:93,然后在95度的温度下以搅拌的方式使聚乙烯醇均匀溶解到去离子水中,得到溶解液;其中,去离子水加入到聚乙烯醇中后,在搅拌的同时加热升温。
[0028](2 )、向溶解液中加入导电填料和助剂,导电填料为石墨烯与炭黑的混合,石墨烯比炭黑比聚乙烯醇的质量比为7:3:90 ;助剂为包括无水乙醇和乙二醇组合的表面活性剂;石墨烯、炭黑和助剂按比例加入到溶解液中后,采用搅拌或其它特定方式使其混合均匀,得到性能稳定的混合液;石墨烯在使用前需对其分散处理,分散方式为在无水乙醇中超声分散 60mino
[0029](3)、将混合液以刷涂或喷涂的方式涂覆到成膜载体上形成导电填料层,成膜载体是由PET材料制成的膜片,其厚度为0.2mm,导电填料层的厚度为85um,涂覆完成后,经干燥即可得到由导电填料层与成膜载体组成的发热材料。
[0030]本实施例中,为了进一步提高发热材料的韧性,在发热材料的表面固定敷设有用于保护发热材料的韧性膜。
[0031]经实验证明,本实施例采用上述特定参数的制备方法后,得到发热体的电阻率仅为 2.2 Ω.cm。
[0032]实施例2
一种纳米材料发热体的制备方法,包括以下步骤:
(I)、向聚乙烯醇中加入去离子水,聚乙烯醇与去离子水的质量比为10:90,然后在93度的温度下以搅拌的方式使聚乙烯醇均匀溶解到去离子水中,得到溶解液;其中,去离子水加入到聚乙烯醇中后,在搅拌的同时加热升温。
[0033](2 )、向溶解液中加入导电填料和助剂,导电填料为石墨烯与炭黑的混合,石墨烯比炭黑比聚乙烯醇的质量比为16:4:80 ;助剂采用无水乙醇作为表面活性剂;石墨烯、炭黑和助剂按比例加入到溶解液中后,采用搅拌或其它特定方式使其混合均匀,得到性能稳定的混合液;石墨烯在使用前需对其分散处理,分散方式为在无水乙醇中超声分散30min。
[0034](3)、将混合液以刷涂或喷涂的方式涂覆到成膜载体上形成导电填料层,成膜载体是由PET材料制成的膜片,其厚度为0.1mm,导电填料层的厚度为60um,涂覆完成后,经干燥即可得到由导电填料层与成膜载体组成的发热材料。
[0035]经实验证明,本实施例采用上述特定参数的制备方法后,得到发热体的电阻率仅为 0.5 Ω.cm。
[0036]实施例3
一种纳米材料发热体的制备方法,包括以下步骤:
(I)、向聚乙烯醇中加入去离子水,聚乙烯醇与去离子水的质量比为8:92,然后在90度的温度下以搅拌的方式使聚乙烯醇均匀溶解到去离子水中,得到溶解液;其中,去离子水加入到聚乙烯醇中后,在搅拌的同时加热升温。
[0037](2 )、向溶解液中加入导电填料和助剂,导电填料为石墨烯与炭黑的混合,石墨烯比炭黑比聚乙烯醇的质量比为1:1:98 ;助剂为包括吐温-80、无水乙醇和乙二醇组合的表面活性剂;石墨烯、炭黑和助剂按比例加入到溶解液中后,采用搅拌或其它特定方式使其混合均匀,得到性能稳定的混合液;石墨烯在使用前需对其分散处理,分散方式为在无水乙醇中超声分散45min。
[0038](3)、将混合液以刷涂或喷涂的方式涂覆到成膜载体上形成导电填料层,成膜载体是由PET材料制成的膜片,其厚度为0.15mm,导电填料层的厚度为75um,涂覆完成后,经干燥即可得到由导电填料层与成膜载体组成的发热材料。
[0039]经实验证明,本实施例采用上述特定参数的制备方法后,得到发热体的电阻率仅为 4.7 Ω.cm。
[0040]实施例4
一种纳米材料发热体的制备方法,包括以下步骤:
(I)、向聚乙烯醇中加入去离子水,聚乙烯醇与去离子水的质量比为7:93,然后在95度的温度下以搅拌的方式使聚乙烯醇均匀溶解到去离子水中,得到溶解液;其中,去离子水加入到聚乙烯醇中后,在搅拌的同时加热升温。
[0041 ] (2)、向溶解液中加入导电填料和助剂,导电填料为石墨烯,石墨烯与聚乙烯醇的质量比为1:99,助剂为包括吐温-80与十二烷基硫酸钠组合的表面活性剂;石墨烯和助剂按比例加入到溶解液中后,采用搅拌或其它特定方式使其混合均匀,得到性能稳定的混合液;石墨烯在使用前需对其分散处理,分散方式为在无水乙醇中超声分散35min。
[0042](3)、将混合液以刷涂或喷涂的方式涂覆到成膜载体上形成导电填料层,成膜载体是由PET材料制成的膜片,其厚度为0.2mm,导电填料层的厚度为65um,涂覆完成后,经干燥即可得到由导电填料层与成膜载体组成的发热材料。
[0043]经实验证明,本实施例采用上述特定参数的制备方法后,得到发热体的电阻率仅为 5.4 Ω.cm。
[0044]实施例5
一种纳米材料发热体的制备方法,包括以下步骤:
(I)、向聚乙烯醇中加入去离子水,聚乙烯醇与去离子水的质量比为9:91,然后在91度的温度下以搅拌的方式使聚乙烯醇均匀溶解到去离子水中,得到溶解液;其中,去离子水加入到聚乙烯醇中后,在搅拌的同时加热升温。
[0045](2)、向溶解液中加入导电填料和助剂,导电填料为石墨烯,石墨烯与聚乙烯醇的质量比为10:90,助剂采用十二烷基硫酸钠作为表面活性剂;石墨烯和助剂按比例加入到溶解液中后,采用搅拌或其它特定方式使其混合均匀,得到性能稳定的混合液;石墨烯在使用前需对其分散处理,分散方式为在无水乙醇中超声分散60min。
[0046](3)、将混合液以刷涂或喷涂的方式涂覆到成膜载体上形成导电填料层,成膜载体是由PET材料制成的膜片,其厚度为0.17mm,导电填料层的厚度为76um,涂覆完成后,经干燥即
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