一种石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法与流程

本发明属于加热元件领域，具体涉及一种石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法。

背景技术：

随着科技的进步，科技带给传统行业、传统产品也带来了巨大的变革，例如传统行业中的服装、理疗产品、小家电等等。现今人们的物质生活有了极大的丰富，简单地依靠服装、理疗产品、小家电达到保暖、健康的时代已经过去.追求自然舒适、健康、追求个性成为了主流，反映了当今人们对发热的服装、理疗产品、小家电的潜在需求。

目前发热类的服装、理疗产品、小家电，根据所带热源种类可分为3种：电发热、化学发热和太阳能发热。化学发热就是利用化学反应来产生热量，弊端是发热温度过高，对于服装、理疗产品而言，只能在外层放置，贴身放置会烫伤皮肤，胶水也会残留到衣物上难以清洗，而且会产生固体废弃物。太阳能发热是利用太阳光产生电能发热的，弊端是在如果穿着在冬季活着雨季，光照强度不强，以现在光电转换效率不高的技术，维持一定时间的发热状态，是不现实的，况且人们不是一直都在阳光下。白天大多在室内，接受阳光的时间短，太阳能发的电量也不够发热组件的消耗。

化学发热和太阳能发热都有很大缺陷，电发热在未来的发展中一定比其他两种发热方式要好，也更加具有发展潜力。但是，现有技术中的发热类的服装、理疗产品、小家电还存在很大缺陷，特别是应用在发热类的服装、理疗产品、小家电的发热片，厚重，舒适感差，导热速度慢，通电状态下的安全性无法得到保证，无辐射等等，也不具有保健性能。因此，需要研发出一种石墨烯聚合纳米能量发热片，以来解决上述问题。

中国专利申请号为cn201320046173.8公开了一种多层复合碳晶发热体，采用常规编织方法，受力后容易分层，导致损坏，寿命短，并且没有防水层，容易有安全隐患。

中国专利申请号为cn201710336496.3公开了一种碳纤维加热电缆，碳纤维的热量衰减严重，无法保证供暖温度，耗费能源。

技术实现要素：

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法，结构设计合理，整体性好，具有优良的柔软性，抗弯折、不易折断，使用寿命长，发热效果好，导热速度快，温度上升迅速，并且通电不导电，使用寿命长，防水、防油污、防触电、防火、透湿性好，安全性高，释放远红外波、负氧离子，有利于人体健康，制备方法简单，灵活性高，应用前景广泛。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种石墨烯聚合纳米能量发热片，所述石墨烯聚合纳米能量发热片由内至外包括纤维复合面料一、发热丝、纤维复合面料二，所述发热丝通过电脑绣花方式以迂回曲绕的形状绣在所述纤维复合面料一上，所述纤维复合面料一通过胶合方式与纤维复合面料二紧密连接并且将发热丝夹在纤维复合面料一和纤维复合面料二之间；所述纤维复合面料一由内至外包括疏水底层、纤维膜层、疏水顶层，所述疏水底层、纤维膜层、疏水顶层通过静电纺丝方式进行纤维堆叠形成三维网状结构；所述发热丝包括发热芯体、保护层，所述发热芯体由若干根聚合纳米能量丝采用三维编织而成，所述保护层包括由内至外依次设置的绝缘层和防水层，并紧密包覆所述发热芯体。

本发明所述的石墨烯聚合纳米能量发热片，结构设计合理，发热丝通过电脑绣花方式以迂回曲绕的形状绣在纤维复合面料一上，纤维复合面料二与纤维复合面料二将发热丝紧密夹在中间，不仅保证了所述的石墨烯聚合纳米能量发热片的发热效果，大幅度提升了发热效率，并且使得所述的石墨烯聚合纳米能量发热片使用寿命长，发热丝导热速度快，温度迅速上升，通电不导电，通电状态下可以用手直接触摸，无触电现象，无辐射，可以用于发热服装、发热理疗品、发热小家电等等，安全性高，应用前景广泛。

所述纤维复合面料一采用疏水底层、纤维膜层、疏水顶层的三层梯度结构设计，通过静电纺丝方式复合在一起，具有优良的防水性能、油水分离能力，同时纤维膜层放在中间起到了水汽传输载体的作用，提高了透湿性能及力学性能，所述纤维复合面料一整体的结构强度高；所述发热丝包括发热芯体、保护层，发热芯体由若干根聚合纳米能量丝采用三维编织而成，聚合纳米能量丝纤维沿空间多个方向延伸并相互交叉，整体性好，克服了其他编制方法强度低、易分层、需要缝合和机械加工的缺陷。通过三维编织而成的发热芯体，整体性好，连续性强，具有优良的柔软性，抗弯折、不易折断，而保护层包括绝缘层和防水层，使得所述发热丝防水防触电防火。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片，所述纤维复合面料一与维复合面料二的结构和材质相同；所述发热芯体由若干根聚合纳米能量丝采用1×1四步法三维编织方法编织而成；所述发热芯体具有三维四向编织结构，所述发热芯体位于最外侧的直角柱段的编织角为20.7°，沿发热芯体横向且与发热芯体表面成45°方向上的角柱段曲轴线和内部柱段直轴线最大偏距为0.29；所述纤维复合面料一和纤维复合面料二的厚度均为0.02-0.04毫米；所述发热丝的直径为1.8-2.5毫米；所述保护层的0.2-0.6毫米。

1×1四步法三维编织法就是将聚合纳米能量丝的一个运动循环分为四步，第一步，不同行的聚合纳米能量丝交替地以不同的方向向左或者向右运动一个聚合纳米能量丝的位置；在第二步中，不同列的聚合纳米能量丝交替地以不同的方向向上或者向下运动到一个聚合纳米能量丝位置；在第三步中，第三步的运动方向与第一步的相同；在第四步中，第四步的运动方向与第二步相反。聚合纳米能量丝不断重复上述四个步骤，再加上打紧运动和芯体输出运动就可完成编织过程。在以上运动过程中，聚合纳米能量丝横向运动时只移动一个聚合纳米能量丝的位置，聚合纳米能量丝纵向运动时也只移动一个聚合纳米能量丝的位置，即1×1四步法三维编织方法。

传统的发热丝材料制件，为了达到厚度上的要求，绝大多数采用层合的形式，即用多层二维编制物来增强或用纤维缠绕来增强。这种二维分层结构复合材料制件层间存在着纯基体层，受力后容易分层，导致损坏，寿命短。所述发热芯体具有三维四向编织结构，并且位于最外侧的直角柱段的编织角为20.7°，沿发热芯体横向且与发热芯体表面成45°方向上的角柱段曲轴线和内部段直轴线最大偏距为0.29，这使得发热芯体具有更优良的柔软性，抗弯折、不易折断。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片，所述疏水底层和疏水顶层的组分相同，主要由以下组分构成：聚丙氯乙烯、多壁碳纳米管、混合溶剂、阻燃剂；所述纤维膜层主要由以下组分构成：氯化钠、聚氨酯、氟硅烷、溶剂一、溶剂二；所述混合溶剂为dmf与丙酮的混合溶液；所述溶剂一为dmf；所述溶剂二为甲醇。

所述疏水底层和疏水顶层主要由聚丙氯乙烯、多壁碳纳米管、混合溶剂、阻燃剂组分构成，聚偏氟乙烯具有较低的表面能，多壁碳纳米管作为增强体，具有良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，基于聚偏氟乙烯表面润湿性能和多壁碳纳米管多孔结构的协同效应，大大增强了防水性和油水分离能力，阻燃剂的添加使得疏水底层和疏水顶层具有优良的阻燃性能，遇火不燃不变形。所述纤维膜层主要由氯化钠、聚氨酯、氟硅烷、溶剂一、溶剂二组分构成，聚氨酯的大分子链存在亲水基团，为水汽的扩散提供了载体，氯化钠用来调节纺丝液的电导率从而使得纤维膜层具有多孔结构，氟硅烷用来接枝改性，解决了聚氨酯单独应用时的疏水性差和孔径大，所述纤维膜层具有优异的防水透湿性能、高拉伸强度。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片及，所述聚合纳米能量丝，按质量份数计，主要由以下组分构成：聚合纤维50～60份、石墨烯2～5份、高岭土3～4份、锑0.5～1.5份、负离子粉1～2份、电气石5～10份、页岩3～4份、陶瓷球5～6份、阻燃剂2～3份、极性溶剂5～6份、交联剂1～2份。

所述聚合纳米能量丝加入负离子粉、电气石、陶瓷球材料，具有净化空气和养生的效果，其中，负离子粉能够使空气电离产生负离子，所产生的负离子可以结合空气中的粉尘等，增加粉尘等的重量，使其降落到地面，从而具有净化空气的作用，还能够改善睡眠、改善预防呼吸系统疾病；负离子粉、电气石、陶瓷球相互配合，能增加分子含氧量，电气石所发射的远红外波能使水分子共振，使惰性水分子变成独立水分子，从而增加身体含氧量，增加细胞活力，延缓衰老，改善人体血液循环作用对心血管疾病及身体疼痛等均有辅助治疗和康复作用。阻燃剂的添加使得发热丝具有优良的阻燃性能，遇火不燃不变形。而保护层包括绝缘层和防水层，使得所述发热丝防水防触电防火。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片，所述聚合纤维为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚全氟烷氧基酯、聚苯硫醚、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺或聚氯乙烯中的一种或几种的混合；所述阻燃剂为氢氧化铝、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、红磷的一种或几种的混合；所述极性溶剂为n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、丙酮的一种或几种的混合；所述交联剂为二氨基二苯醚、均苯四甲酸二酐的一种或几种的混合。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片，所述石墨烯为单层结构，厚度为0.8～1.2纳米；所述负离子粉按质量份数计，由以下组分构成：稀土氧化物50份、钾长石粉末25份、稀土复合盐20份、六环石粉末15份、纳米tio25份。

厚度为0.8～1.2纳米的单层结构石墨烯，在制备过程中可以与其他材料结合得更好，进一步提高所述石墨烯聚合纳米能量发热丝的性能。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片，所述绝缘层是由硅胶制成，所述绝缘层表面设有抗氧化层；所述硅胶，按质量份数计，由以下组分构成：硫化低苯基硅橡胶50份、补强填料30份、耐氧化添加剂fe2o35份、硅氮交联剂2份、硅微粉1份、滑石粉2份、硅烷偶联剂0.5份；所述抗氧化层(211)，按质量份数计，由以下组分构成：双辛基二苯胺60份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯30份、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)10份。

所述绝缘层由硅胶制成，所述硅胶具有耐酸耐碱、防水、耐高温、寿命长等特性。为了进一步提高性能，还在其表面涂抹了一层抗氧化剂，成为抗氧化层。将该绝缘层包覆在发热芯体上，使发热丝具有优良的柔软性，抗弯折、无热胀冷缩变形、不易折断，使得发热丝使用中的安全性得到充分保证。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片，所述防水层为聚丙烯酸酯防水涂层，聚丙烯酸酯防水涂层的表面上布满若干个透散湿气的微孔。

所述防水层为聚丙烯酸酯防水涂层，进一步提升了防水性能，使得发热丝使用中的安全性得到更充分的保证。同时，聚丙烯酸酯防水涂层的表面上布满若干个透散湿气的微孔，不妨碍热量的传递，还增加了使用寿命。

本发明还涉及所述石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法，依次包括纤维复合面料一和纤维复合面料二的制备、发热丝的制备、石墨烯聚合纳米能量发热片的制备；所述纤维复合面料一和纤维复合面料二的制备，包括以下步骤：

(1)疏水底层和疏水顶层的纺丝液制备：将多壁碳纳米管加入混合溶剂中，超声处理3-5h，然后加入聚偏氟乙烯溶，在室温下连续搅拌4-5h，在加入阻燃剂，继续连续搅拌5-6h，得到疏水底层和疏水顶层的纺丝液；所述多壁碳纳米管的添加量相对于疏水底层和疏水顶层的纺丝液的质量分数的1.2-1.5wt％，所述聚偏氟乙烯溶的添加量相对于混合溶剂的质量分数的18-20wt％；所述阻燃剂的添加量相对于疏水底层和疏水顶层的纺丝液的质量分数的0.5-1.0wt％；

(2)纤维膜层的纺丝液制备：向溶剂一中加入氯化钠，在室温下搅拌0.5h，然后加入聚氨酯，在室温下持续搅拌18-10h，得到纤维膜层的纺丝液；所述氯化钠的添加量相对于纤维膜层的纺丝液的的质量分数的0.01-0.02wt％；所述聚氨酯的的添加量相对于溶剂一的质量分数的20-22wt％；

(3)制备纤维复合面料一和纤维复合面料二：将上述疏水底层和疏水顶层的纺丝液、纤维膜层的纺丝液同时放入静电纺丝机，通过连续静电纺丝方法制备疏水底层、纤维膜层、疏水顶层从内至外的纤维堆叠形成三维网状结构，纺丝电压为20kv，溶液流速为0.8-1.0ml/h，得到纤维复合面料一和纤维复合面料二。

本发明采用静电纺丝技术，制备工艺简单且容易调节，具有纤维长径比大，比表面积大等特征，将纤维复合面料一和纤维复合面料二制备出疏水底层、纤维膜层、疏水顶层从内至外的纤维堆叠形成三维网状结构，这种三维网状结构的中间存在大量的孔隙，这些孔隙为水汽和气流的通过提供了大量的通道，提高透湿性，同时两侧的疏水底层和疏水顶层以其较小的微孔结构可以阻止水滴的通过，提高防水、油水分离性能。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片的制备方法，所述纤维复合面料一和纤维复合面料二的制备的步骤(2)，还包括以下步骤：将氟硅烷加入溶剂二，超声处理1-2h得到混合液，将所述混合液加入纤维膜层的纺丝液中，在室温下持续搅拌8-10h，得到处理后的纤维膜层的纺丝液。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片的制备方法，所述发热丝的制备，包括以下步骤：

(1)将石墨烯超声分散在极性溶剂中，然后继续搅拌至溶解，分多次加入交联剂，在容器中通入氮气，进行保护，然后在低温下进行反应，获得石墨烯混合溶液；

(2)将聚合纤维、高岭土、负离子粉、电气石、页岩、陶瓷球、阻燃剂混合，并在真空条件下以600℃熔融后，加入石墨烯混合溶液搅拌均匀后得到纺丝液；

(3)将纺丝液进行静置，真空脱泡后放入拉丝设备中，将氮气通入拉丝设备，对纺丝液进行氮气加压，定型定规拉丝成型，通过凝固浴后缠绕在收丝辊上，从收丝辊取下后放入真空干燥箱中烘干，获得聚合纳米能量丝；所述凝固浴为水和乙醇的混合溶液，其中水和乙醇体积比例为2:1，凝固浴温度为40℃，纺丝压力为0.4～0.6mpa,牵伸速率为30m/min～40m/min；

(4)将聚合纳米能量丝采用三维编织，得到发热芯体；

(5)在发热芯体包覆上所述保护层，并在300℃恒温真空干燥箱中烘干，再降至室温，得到石墨烯聚合纳米能量发热片。

进一步的，上述的石墨烯聚合纳米能量发热片的制备方法，所述石墨烯聚合纳米能量发热片的制备，包括以下步骤：将所述发热丝通过电脑绣花方式以迂回曲绕的形状绣在所述纤维复合面料一上，所述纤维复合面料一通过胶合方式与纤维复合面料二紧密连接并且将发热丝夹在纤维复合面料一和纤维复合面料二之间。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)本发明公开的石墨烯聚合纳米能量发热片，结构设计合理，发热丝通过电脑绣花方式以迂回曲绕的形状绣在纤维复合面料一上，纤维复合面料一与纤维复合面料二将发热丝紧密夹在中间，不仅保证了所述的石墨烯聚合纳米能量发热片的发热效果，大幅度提升了发热效率，并且使得所述的石墨烯聚合纳米能量发热片的整体性好，具有优良的柔软性，抗弯折、不易折使用寿命长；

(2)本发明公开的石墨烯聚合纳米能量发热片，所述纤维复合面料一采用疏水底层、纤维膜层、疏水顶层的三层梯度结构设计，通过静电纺丝方式复合在一起，具有优良的防水性能、油水分离能力，同时纤维膜层放在中间起到了水汽传输载体的作用，提高了透湿性能及力学性能，防水、防油污、防触电、防火、透湿性好，提高了安全性；

(3)本发明提出的石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法，制备方法简单且具有很高的灵活性，满足不同场合的需要；

(4)发热芯体由若干根聚合纳米能量丝采用三维编织而成，聚合纳米能量丝纤维沿空间多个方向延伸并相互交叉，整体性好，克服了其他编制方法强度低、易分层、需要缝合和机械加工的缺陷；

(5)所述疏水底层和疏水顶层基于聚偏氟乙烯表面润湿性能和多壁碳纳米管多孔结构的协同效应，大大增强了防水性和油水分离能力，阻燃剂的添加使得疏水底层和疏水顶层具有优良的阻燃性能，遇火不燃不变形；所述纤维膜层具有优异的防水透湿性能、高拉伸强度；

(6)所述聚合纳米能量丝纤维安全无辐射，发热速度快并且持续时间长，可做到基本无衰竭，提高了使用寿命；聚合纳米能量丝纤维还可以通过纳米远红外方式向人体发射6-16微米的光波，通过热量的合理缓慢释放，应用到发热服装、发热理疗品上时，可以刺激穴位，疏通经络，改善局部血液循环，促进新陈代谢，具有使用方便、安全、环保等特点；具有理疗效果，发热后还会产生负氧离子，释放的负氧离子能够活化人体细胞，增强细胞活力，净化空气，有益人体健康。

附图说明

图1为本发明所述一种石墨烯聚合纳米能量发热片的结构示意图一；

图2为本发明所述一种石墨烯聚合纳米能量发热片的结构示意图二；

图3为本发明所述一种石墨烯聚合纳米能量发热片的结构示意图三；

图4为本发明所述一种石墨烯聚合纳米能量发热片的纤维复合面料一结构示意图；

图5为本发明所述一种石墨烯聚合纳米能量发热片的发热丝结构示意图；

图6为本发明所述一种石墨烯聚合纳米能量发热片的由1×1四步法三维编织方法编织的发热芯体的结构示意图；

图7为本发明所述一种石墨烯聚合纳米能量发热片的发热芯体位于最外侧的直角柱段的编织角示意图；

图8为本发明所述一种石墨烯聚合纳米能量发热片的发热芯体角柱段曲轴线和内部段直轴线的坐标系方位示意图；

图中：纤维复合面料一1、发热丝2、发热芯体21、聚合纳米能量丝211、保护层22、绝缘层221、防水层222、抗氧化层223、微孔224、纤维复合面料二3、疏水底层11、纤维膜层12、疏水顶层13、a直角柱段、b内部柱段；c编织角、d直角柱段曲轴线和内部柱段直轴线的最大偏距。

具体实施方式

下面将结合具体实验数据和附图1～8，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

以下实施例提供了一种石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法，如图1-3所示的上述结构的一种石墨烯聚合纳米能量发热片，所述石墨烯聚合纳米能量发热片由内至外包括纤维复合面料一1、发热丝2、纤维复合面料二3，所述发热丝2通过电脑绣花方式以迂回曲绕的形状绣在所述纤维复合面料一1上，所述纤维复合面料一1通过胶合方式与纤维复合面料二3紧密连接并且将发热丝2夹在纤维复合面料一1和纤维复合面料二3之间；如图4所示，所述纤维复合面料一1由内至外包括疏水底层11、纤维膜层12、疏水顶层13，所述疏水底层11、纤维膜层12、疏水顶层13通过静电纺丝方式进行纤维堆叠形成三维网状结构；如图5所示，所述发热丝2包括发热芯体21、保护层22，所述发热芯体21由若干根聚合纳米能量丝211采用三维编织而成，所述保护层22包括由内至外依次设置的绝缘层221和防水层222，并紧密包覆所述发热芯体21。

如图6、7、8所示，所述纤维复合面料一1与维复合面料二3的结构和材质相同；所述发热芯体21由若干根聚合纳米能量丝211采用1×1四步法三维编织方法编织而成。所述发热芯体21具有三维四向编织结构，所述发热芯体21位于最外侧的直角柱段a的编织角c为20.7°，沿发热芯体21横向且与发热芯体21表面成45°方向上的直角柱段a曲轴线和内部柱段b直轴线最大偏距d为0.29。所述纤维复合面料一1和纤维复合面料二3的厚度均为0.02-0.04毫米。所述发热丝2的直径为1.8-2.5毫米。所述保护层22的0.2-0.6毫米。

进一步的，所述疏水底层11和疏水顶层13的组分相同，主要由以下组分构成：聚丙氯乙烯、多壁碳纳米管、混合溶剂、阻燃剂；所述纤维膜层12主要由以下组分构成：氯化钠、聚氨酯、氟硅烷、溶剂一、溶剂二；所述混合溶剂为dmf与丙酮的混合溶液；所述溶剂一为dmf；所述溶剂二为甲醇。

进一步的，所述聚合纳米能量丝211，按质量份数计，主要由以下组分构成：聚合纤维50～60份、石墨烯2～5份、高岭土3～4份、锑0.5～1.5份、负离子粉1～2份、电气石5～10份、页岩3～4份、陶瓷球5～6份、阻燃剂2～3份、极性溶剂5～6份、交联剂1～2份。

进一步的，所述聚合纤维为聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚全氟烷氧基酯、聚苯硫醚、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺或聚氯乙烯中的一种或几种的混合；所述阻燃剂为氢氧化铝、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、红磷的一种或几种的混合；所述极性溶剂为n,n-二甲基乙酰胺、n,n-二甲基甲酰胺、二甲亚砜、丙酮的一种或几种的混合；所述交联剂为二氨基二苯醚、均苯四甲酸二酐的一种或几种的混合。

进一步的，所述石墨烯为单层结构，厚度为0.8～1.2纳米。所述负离子粉按质量份数计，由以下组分构成：稀土氧化物50份、钾长石粉末25份、稀土复合盐20份、六环石粉末15份、纳米tio25份。

进一步的，如图1所示，所述绝缘层221是由硅胶制成，所述绝缘层221表面设有抗氧化层223；所述硅胶，按质量份数计，由以下组分构成：硫化低苯基硅橡胶50份、补强填料30份、耐氧化添加剂fe2o35份、硅氮交联剂2份、硅微粉1份、滑石粉2份、硅烷偶联剂0.5份；所述抗氧化层(211)，按质量份数计，由以下组分构成：双辛基二苯胺60份、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯30份、季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)10份。所述防水层222为聚丙烯酸酯防水涂层，所述防水层222的表面上布满若干个透散湿气的微孔224。

实施例1

所述石墨烯聚合纳米能量发热片的制备方法，其特征在于，依次包括纤维复合面料一1和纤维复合面料二3的制备、发热丝2的制备、石墨烯聚合纳米能量发热片的制备。

所述纤维复合面料一1和纤维复合面料二3的制备，包括以下步骤：

(1)疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液制备：将多壁碳纳米管加入混合溶剂中，超声处理3-5h，然后加入聚偏氟乙烯溶，在室温下连续搅拌4-5h，在加入阻燃剂，继续连续搅拌5-6h，得到疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液；所述多壁碳纳米管的添加量相对于疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液的质量分数的1.2-1.5wt％，所述聚偏氟乙烯溶的添加量相对于混合溶剂的质量分数的18-20wt％；所述阻燃剂的添加量相对于疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液的质量分数的0.5-1.0wt％；

(2)纤维膜层12的纺丝液制备：向溶剂一中加入氯化钠，在室温下搅拌0.5h，然后加入聚氨酯，在室温下持续搅拌18-10h，得到纤维膜层12的纺丝液；所述氯化钠的添加量相对于纤维膜层12的纺丝液的的质量分数的0.01-0.02wt％；所述聚氨酯的的添加量相对于溶剂一的质量分数的20-22wt％；

(3)制备纤维复合面料一1和纤维复合面料二3：将上述疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液、纤维膜层12的纺丝液同时放入静电纺丝机，通过连续静电纺丝方法制备疏水底层11、纤维膜层12、疏水顶层13从内至外的纤维堆叠形成三维网状结构，纺丝电压为20kv，溶液流速为0.8-1.0ml/h，得到纤维复合面料一1和纤维复合面料二3。

所述发热丝(2)的制备，包括以下步骤：

(1)将石墨烯超声分散在极性溶剂中，然后继续搅拌至溶解，分多次加入交联剂，在容器中通入氮气，进行保护，然后在低温下进行反应，获得石墨烯混合溶液；

(2)将聚合纤维、高岭土、负离子粉、电气石、页岩、陶瓷球、阻燃剂混合，并在真空条件下以600℃熔融后，加入石墨烯混合溶液搅拌均匀后得到纺丝液；

(3)将纺丝液进行静置，真空脱泡后放入拉丝设备中，将氮气通入拉丝设备，对纺丝液进行氮气加压，定型定规拉丝成型，通过凝固浴后缠绕在收丝辊上，从收丝辊取下后放入真空干燥箱中烘干，获得聚合纳米能量丝211；所述凝固浴为水和乙醇的混合溶液，其中水和乙醇体积比例为2:1，凝固浴温度为40℃，纺丝压力为0.4～0.6mpa,牵伸速率为30m/min～40m/min；

(4)将聚合纳米能量丝211采用三维编织，得到发热芯体21；

(5)在发热芯体21包覆上所述保护层22，并在300℃恒温真空干燥箱中烘干，再降至室温，得到石墨烯聚合纳米能量发热片。

所述石墨烯聚合纳米能量发热片的制备，包括以下步骤：将所述发热丝2通过电脑绣花方式以迂回曲绕的形状绣在所述纤维复合面料一1上，所述纤维复合面料二3通过胶合方式与纤维复合面料二3紧密连接并且将发热丝2夹在纤维复合面料一1和纤维复合面料二3之间。

实施例2

所述石墨烯聚合纳米能量发热片的制备方法，其特征在于，依次包括纤维复合面料一1和纤维复合面料二3的制备、发热丝2的制备、石墨烯聚合纳米能量发热片的制备。

所述纤维复合面料一1和纤维复合面料二3的制备，包括以下步骤：

(1)疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液制备：将多壁碳纳米管加入混合溶剂中，超声处理3-5h，然后加入聚偏氟乙烯溶，在室温下连续搅拌4-5h，在加入阻燃剂，继续连续搅拌5-6h，得到疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液；所述多壁碳纳米管的添加量相对于疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液的质量分数的1.2-1.5wt％，所述聚偏氟乙烯溶的添加量相对于混合溶剂的质量分数的18-20wt％；所述阻燃剂的添加量相对于疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液的质量分数的0.5-1.0wt％；

(2)纤维膜层12的纺丝液制备：向溶剂一中加入氯化钠，在室温下搅拌0.5h，然后加入聚氨酯，在室温下持续搅拌18-10h，得到纤维膜层12的纺丝液；所述氯化钠的添加量相对于纤维膜层12的纺丝液的的质量分数的0.01-0.02wt％；所述聚氨酯的的添加量相对于溶剂一的质量分数的20-22wt％；将氟硅烷加入溶剂二，超声处理1-2h得到混合液，将所述混合液加入纤维膜层12的纺丝液中，在室温下持续搅拌8-10h，得到处理后的纤维膜层12的纺丝液；

(3)制备纤维复合面料一1和纤维复合面料二3：将上述疏水底层11和疏水顶层13的纺丝液、纤维膜层12的纺丝液同时放入静电纺丝机，通过连续静电纺丝方法制备疏水底层11、纤维膜层12、疏水顶层13从内至外的纤维堆叠形成三维网状结构，纺丝电压为20kv，溶液流速为0.8-1.0ml/h，得到纤维复合面料一1和纤维复合面料二3。

所述发热丝2的制备，包括以下步骤：

(1)将石墨烯超声分散在极性溶剂中，然后继续搅拌至溶解，分多次加入交联剂，在容器中通入氮气，进行保护，然后在低温下进行反应，获得石墨烯混合溶液；

(2)将聚合纤维、高岭土、负离子粉、电气石、页岩、陶瓷球、阻燃剂混合，并在真空条件下以600℃熔融后，加入石墨烯混合溶液搅拌均匀后得到纺丝液；

(3)将纺丝液进行静置，真空脱泡后放入拉丝设备中，将氮气通入拉丝设备，对纺丝液进行氮气加压，定型定规拉丝成型，通过凝固浴后缠绕在收丝辊上，从收丝辊取下后放入真空干燥箱中烘干，获得聚合纳米能量丝211；所述凝固浴为水和乙醇的混合溶液，其中水和乙醇体积比例为2:1，凝固浴温度为40℃，纺丝压力为0.4～0.6mpa,牵伸速率为30m/min～40m/min；

(4)将聚合纳米能量丝211采用三维编织，得到发热芯体21；

(5)在发热芯体21包覆上所述保护层22，并在300℃恒温真空干燥箱中烘干，再降至室温，得到石墨烯聚合纳米能量发热片。

所述石墨烯聚合纳米能量发热片的制备，包括以下步骤：将所述发热丝2通过电脑绣花方式以迂回曲绕的形状绣在所述纤维复合面料一1上，所述纤维复合面料二3通过胶合方式与纤维复合面料二3紧密连接并且将发热丝2夹在纤维复合面料一1和纤维复合面料二3之间。

效果验证：

由上述实施例1、实施例2得到的石墨烯聚合纳米能量发热片，通过了rohs(10种限制物质的含量)检测，测试方法包括iec62321-5:2013、iec62321-4：2013+a1:2017、iec62321-7-1:2015、iec62321-7-2:2017、iec62321-6:2015、iec62321-8:2017，分析使用icp-oes、uv&gc-ms。

按照下述标准对由上述实施例1、实施例2得到的石墨烯聚合纳米能量发热片的发热丝进行性能检测，检测结果见表1。参照gb/t2951-2008《电缆和光缆绝缘和护套材料通用试验方法-机械性能试验》；

参照gb/t3048.5-2007《电线电缆电性能试验方法第5部分：绝缘电阻试验》；

参照gb/t8625、gb/t8625、gb/t14402和gb/t14403对阻燃性能进行测试，评价其阻燃等级；

表1发热丝性能测试结果

按照下述标准对由上述实施例1、实施例2得到的石墨烯聚合纳米能量发热片的纤维复合面料一(纤维复合面料二)进行性能检测，检测结果见表2。

防水性能：纤维复合面料一(纤维复合面料二)的防水性能(静水压)根据aatcc127标准测量方法，通过静水压力试验仪测量。

透湿性能：纤维复合面料一(纤维复合面料二)的根据astme96一cacl2标准干燥剂法，使用水蒸气透过测试仪测量。

油水分离性能：(1)吸油能力：相同面积和厚度的纤维复合面料一(纤维复合面料二)样品浸入油中，1min后将所述样品从油中取出，并用滤纸擦拭以除去表面多余的油液，吸油能力k按照公式k＝(mt—mi)/mi来计算，其中mi和mt分别是吸油前后样品的重量；(2)油通量：通过测量一定体积的油液渗透通过所述样品的时间来计算；(3)油水分离能力：通过油水分离试验进行检测，将由10ml油和10ml水组成的油/水混合物直接倒入分离装置通过所述样品分离油水混合物，收集分离出的液体以确定分离效率。所述样品分离效率的计算公式为q＝vl/vo，其中vo和v1是油水分离前后油的体积。

阻燃性能：采用极限氧指数(loi)测试，按照gb/t5455—2008标准，采用firetestingtechnology公司的ftt0002型氧指数测定仪进行测试。

表2纤维复合面料一(纤维复合面料二)测试结果

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。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，这些改进也应视为本发明的保护范围。