一种石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法与流程

文档序号:22888040发布日期:2020-11-10 18:08阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种石墨烯聚合纳米能量发热片,其特征在于,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;所述纤维复合面料一(1)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)从内至外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(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)。

2.根据权利要求1所述的石墨烯聚合纳米能量发热片,其特征在于,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的编织角为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(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。

3.根据权利要求1所述的石墨烯聚合纳米能量发热片,其特征在于,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;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。

4.根据权利要求3所述的石墨烯聚合纳米能量发热片,其特征在于,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。

5.根据权利要求4所述的石墨烯聚合纳米能量发热片,其特征在于,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。

6.根据权利要求1所述的石墨烯聚合纳米能量发热片,其特征在于,所述所述绝缘层(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)。

7.根据权利要求1至6任一项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(2)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(2)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(2):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(2)。

8.根据权利要求7所述石墨烯聚合纳米能量发热片的制备方法,其特征在于,所述纤维复合面料一(1)和纤维复合面料二(2)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(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。

9.根据权利要求7所述石墨烯聚合纳米能量发热片的制备方法,其特征在于,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。

10.根据权利要求9所述石墨烯聚合纳米能量发热片的制备方法,其特征在于,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。


技术总结
一种石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法,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。本发明所述的石墨烯聚合纳米能量发热片及其制备方法,结构设计合理,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,防水防触电防火,安全性高,释放远红外波、负氧离子,无辐射,有利于人体健康,制备方法简单,灵活性高,应用前景广泛。

技术研发人员:颜承志
受保护的技术使用者:元然(苏州)新能源科技有限公司
技术研发日:2020.07.16
技术公布日:2020.11.10
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