一种保暖房体材料及其制备方法与流程

本发明涉及远红外材料技术领域，尤其涉及一种保暖房体材料及其制备方法。

背景技术

在我国黑龙江省北部、青藏高原、甘肃、内蒙古部分地区以及其他高纬度和极地地区，常年低温使得保暖是每户人家必不可少的一环，对于那些需要长时间处于野外的人员来说，必须有一个保暖驱寒的处所。普通的保暖供热方式是燃煤锅炉和电器供暖等，然而这些方式不仅供暖效果不佳，而且资源利用率较低，造成资源的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可以利用远红外发射热量的远红外加热电磁屏蔽保暖房体材料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种保暖房体材料，由外到内依次包括薄膜太阳能电池板、绝缘反射膜、碳纳米管-芳纶纸、绝缘导热膜、电磁屏蔽纸和绝缘导热膜；所述碳纳米管-芳纶纸由包括碳纳米管、芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的原料制备得到。

优选的，所述碳纳米管-芳纶纸中碳纳米管、芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的质量比为(1.5～21)：(3～7)：(3～7)。

优选的，所述碳纳米管-芳纶纸的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管、芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维、分散剂、溶剂和阴离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料；

将所述浆料进行抽滤，热压成型，得到碳纳米管-芳纶纸。

优选的，所述分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和聚氧化乙烯中的一种或几种。

优选的，所述分散剂与碳纳米管的质量比(0.04～0.1)：1。

优选的，所述阴离子聚丙烯酰胺与碳纳米管的质量比为(0.5～1.5)：10。

优选的，所述热压成型的温度为180～250℃，所述热压成型的压力为10～16mpa，所述热压成型的时间为3～10min。

优选的，所述薄膜太阳能电池板为硅基薄膜太阳能电池板、铜铟镓硒薄膜太阳能电池板和碲化镉薄膜太阳能电池板中的一种或几种。

优选的，所述绝缘导热膜为聚酰亚胺导热膜和/或导热矽胶布。

本发明还提供了所述的保暖房体材料的制备方法，包括以下步骤：

将由内至外依次设置的绝缘导热膜、电磁屏蔽纸、绝缘导热膜、碳纳米管-芳纶纸和绝缘反射膜进行压制，得到中间体；

采用热熔胶将薄膜太阳能电池板压合在所述中间体的绝缘反射膜表面，得到保暖房体材料。

本发明提供了一种保暖房体材料，由外到内依次包括薄膜太阳能电池板、绝缘反射膜、碳纳米管-芳纶纸、绝缘导热膜、电磁屏蔽纸和绝缘导热膜；所述碳纳米管-芳纶纸由包括碳纳米管、芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的原料制备得到。本发明中所述碳纳米管-芳纶纸作为了保暖房体材料的远红外反射体，其电热辐射转换效率可达90％以上，其发射的远红外线的振动频率和人体内细胞分子的振动频率接近，期间产生的共振可以使人体皮下深层温度上升，起到保暖作用。同时，配合绝缘导热膜和绝缘反射膜使用，其中，外层的绝缘反射膜可以反射碳纳米管-芳纶纸发射出的远红外线，能很好的防止热量的散失，内层绝缘导热膜的良好的导热性能可实现热传导，使热量均匀扩散到保暖房中，兼具保温和导热效果。本发明还提供了所述保暖房体材料的制备方法，所述制备方法简单，易操作。

本发明还提供了所述保暖房体材料的制备方法，所述制备方法简单，易操作。

附图说明

图1为保暖房体材料的结构示意图；

1-薄膜太阳能电池板，2-绝缘反射膜，3-碳纳米管-芳纶纸，4-绝缘导热膜，5-电磁屏蔽纸，6-绝缘导热膜。

具体实施方式

本发明提供了一种保暖房体材料，由外到内依次包括薄膜太阳能电池板、绝缘反射膜、碳纳米管-芳纶纸、绝缘导热膜和电磁屏蔽纸；所述碳纳米管-芳纶纸由包括碳纳米管、芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的原料制备得到。

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所熟知的市售组分。

本发明所述保暖房体材料包括薄膜太阳能电池板。本发明对所述薄膜太阳能电池板的厚度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售薄膜太阳能电池板的自然厚度即可。在本发明中，所述薄膜太阳能电池板优选为硅基薄膜太阳能电池板、铜铟镓硒薄膜太阳能电池板和碲化镉薄膜太阳能电池板中的一种或几种。当所述薄膜太阳能电池板为上述具体选择中的两种以上时，所述薄膜太阳能电池板优选为拼接使用，且在拼接使用时，本发明对所述拼接的方式以及拼接所用各薄膜太阳能电池板的大小和用量均未有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的拼接方式以及拼接所用各薄膜太阳能电池板的大小和用量即可。

在本发明中，所述薄膜太阳能电池板的作用是将太阳能转化为电能，可将碳纳米管-芳纶纸供电，发射远红外线。

本发明所述保暖房体材料包括绝缘反射膜。本发明对所述绝缘反射膜的厚度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的厚度即可。在本发明中，所述绝缘反射膜优选为重庆普维斯商贸有限公司生产的的型号为pvs759和/或pvs7095的热反射隔热膜，当同时采用型号为pvs759和pvs7095的绝缘反射膜时，本发明对两种绝缘反射膜的用量比没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用量比即可。

在本发明中，所述绝缘反射膜的作用是可以反射碳纳米管-芳纶纸发射出的红外线，能很好的防止热量的散失。

本发明所述保暖房体材料包括绝缘导热膜。本发明对所述绝缘导热膜的厚度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的厚度即可。在本发明中，所述绝缘导热膜优选为导热矽胶布和/或聚酰亚胺导热膜，当所述绝缘导热膜为导热矽胶布和聚酰亚胺导热膜时，本发明对所述导热矽胶布和聚酰亚胺导热膜的用量比没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的用量比即可。

本发明所述保暖房体材料包括碳纳米管-芳纶纸。本发明对所述碳纳米管-芳纶纸的厚度没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的厚度即可。在本发明中，所述碳纳米管-芳纶纸由包括碳纳米管、芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的原料制备得到。在本发明中，所述碳纳米管优选为多壁碳纳米管；在本发明中，所述多壁碳纳米管优选为晶须状的多壁碳纳米管；本发明对所述多壁碳纳米管的壁数没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的多壁碳纳米管即可。在本发明中，所述芳纶短切纤维优选为对位芳纶短切纤维；所述芳纶沉析纤维优选为对位芳纶沉析纤维。

在本发明中，所述碳纳米管-芳纶纸中碳纳米管、芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的质量比优选为(1.5～21)：(3～7)：(3～7)，更优选为(3～18)：(4～6)：(4～6)。

在本发明中，所述碳纳米管-芳纶纸的作用是发射远红外线。

在本发明中，所述碳纳米管-芳纶纸的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管、芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维、分散剂、溶剂和阴离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料；

将所述浆料进行抽滤，热压成型，得到碳纳米管-芳纶纸。

本发明将碳纳米管、芳纶短切纤维、芳纶沉析纤维、分散剂、溶剂和阴离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料；

在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：

将芳纶短切纤维、分散剂ⅰ和溶剂ⅰ混合，得到芳纶短切纤维浆料；

将芳纶沉析纤维、分散剂ⅱ和溶剂ⅱ混合，得到芳纶沉析纤维浆料；

将所述芳纶短切纤维浆料与芳纶沉析纤维浆料混合，得到芳纶纤维浆料；

将碳纳米管、分散剂ⅲ和溶剂ⅲ混合，得到碳纳米管分散液；

将所述芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液和阴离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料。

在本发明中，所述分散剂ⅰ、分散剂ⅱ和分散剂ⅲ可以独立的优选为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚氧化乙烯中的一种或几种。在本发明中，当所述分散剂ⅰ、分散剂ⅱ和分散剂ⅲ独立的为上述具体选择中的两种或两种以上时，本发明对所述具体物质的配比没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的任何配比即可。在本发明中，所述溶剂ⅰ、溶剂ⅱ和溶剂ⅲ可以独立的优选为水和/或乙醇；当所述溶剂ⅰ、溶剂ⅱ和溶剂ⅲ独立的为上述具体选择中的两种时，本发明对所述两种溶剂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。

本发明将芳纶短切纤维、分散剂ⅰ和溶剂ⅰ混合，得到芳纶短切纤维浆料。

在本发明中，所述芳纶短切纤维与溶剂ⅰ的质量比优选为(0.5～3)：100，更优选为(1～2)：100，最优选为(1.3～1.6)：100。在本发明中，所述芳纶短切纤维与分散剂ⅰ的质量比优选为(45～55)：1，更优选为(48～52)：1。

在本发明中，所述混合优选通过打浆的方式实现。在本发明中，所述打浆的时间优选为(5～15)分钟，更优选为(8～12)分钟，最优选为(9～11)分钟；本发明对所述打浆的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的打浆方式进行打浆即可。

得到芳纶短切纤维浆料后，本发明将芳纶沉析纤维、分散剂ⅱ和溶剂ⅱ混合，得到芳纶沉析纤维浆料。

在本发明中，所述芳纶短切纤维与溶剂ⅱ的质量比优选为(0.5～3)：100，更优选为(1～2)：100，最优选为(1.3～1.6)：100。在本发明中，所述芳纶沉析纤维与分散剂ⅱ的质量比优选为(45～55)：1，更优选为(48～52)：1。

在本发明中，所述混合优选通过超声和打浆实现。在本发明中，所述超声的时间优选为(20～60)分钟，更优选为(30～40)分钟，最优选为(33～36)分钟；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进行超声即可。

在本发明中，所述打浆的时间优选为(5～15)分钟，更优选为(8～12)分钟，最优选为(9～11)分钟；本发明对所述打浆的方式没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的打浆方式进行打浆即可。

得到芳纶沉析纤维浆料后，本发明将所述芳纶短切纤维浆料与芳纶沉析纤维浆料混合，得到芳纶纤维浆料。在本发明中，所述混合优选通过剪切的方式实现。在本发明中，所述剪切的时间优选为(20～60)分钟，更优选为(30～50)分钟，最优选为(35～45)分钟；在本发明中，所述剪切的转速优选为(1500～2500)r/min，更优选为(1800～2200)r/min，最优选为(1900～2100)r/min。

得到芳纶纤维浆料后，本发明将碳纳米管、分散剂ⅲ和溶剂ⅲ混合，得到碳纳米管分散液。

在本发明中，所述碳纳米管与溶剂ⅲ的质量比优选为(0.5～3)：100，更优选为(1～2)：100，最优选为(1.3～1.6)：100。在本发明中，所述碳纳米管与分散剂ⅲ的质量比优选为(25～40)：1，更优选为(30～35)：1。

在本发明中，所述混合优选依次通过超声和剪切实现。

在本发明中，所述超声的时间优选为(20～60)分钟，更优选为(30～40)分钟，最优选为(33～36)分钟；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进行超声即可。

在本发明中，所述剪切的时间优选为(20～60)分钟，更优选为(30～50)分钟，最优选为(35～45)分钟；在本发明中，所述剪切的转速优选为(1500～2500)r/min，更优选为(1800～2200)r/min，最优选为(1900～2100)r/min。

得到碳纳米管分散液后，本发明将所述芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液和阴离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料。

在本发明中，所述芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的质量比优选为(3～7)：(3～7)，更优选为(4～6)：(4～6)；所述碳纳米管的质量与芳纶短切纤维和芳纶沉析纤维的总质量之比优选为(1～3)：(2～4)，更优选为(1.5～2.5)：(2.5～3.5)；所述阴离子聚丙烯酰胺与碳纳米管的质量比优选为(0.5～1.5)：10，更优选为(0.8～1.2)：10。

在本发明中，所述混合优选通过剪切实现。在本发明中，所述剪切时间优选为(20～60)分钟，更优选为(30～50)分钟，最优选为(35～45)分钟；在本发明中，所述剪切的转速优选为(1500～2500)r/min，更优选为(1800～2200)r/min，最优选为(1900～2100)r/min。

得到浆料后，本发明将所述浆料进行抽滤，热压成型，得到碳纳米管-芳纶纸。在本发明中，所述抽滤优选为真空抽滤；本发明对所述真空抽滤没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的真空抽滤的方法进行即可。

在本发明中，所述热压成型的温度优选为180～250℃，更优选为190～240℃，最优选为210～220℃；所述热压成型的压力优选为10～16mpa，更优选为11～15mpa，最优选为12～14mpa；所述热压成型的时间优选为3～10min，更优选为4～9min，最优选为6～7min。

本发明所述保暖房体材料包括电磁屏蔽纸，在本发明中，所述电磁屏蔽纸优选为由包括碳纳米管、芳纶短切纤维、芳纶浆粕纤维和磁介质型屏蔽材料的原料制备得到。

在本发明中，所述电磁屏蔽纸的制备方法参照碳纳米管-芳纶纸的制备方法，与碳纳米管-芳纶纸的制备的区别在于是将芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液、磁介质型屏蔽材料和阴离子聚丙烯酰胺混合，得到浆料。在本发明中，所述磁介质型屏蔽材料优选为铁氧体、羧基铁粉和粒径为50～400nm的金属粉中的一种或几种。当所述磁介质屏蔽材料为上述具体选择中的两种以上时，本发明对所述具体物质的质量比没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的质量比即可。

在本发明中，所述磁介质屏蔽材料与碳纳米管的质量比优选为1：(10～20)，更优选为1：(12～18)，最优选为1：(14～16)。

本发明还提供了所述的保暖房体材料的制备方法，包括以下步骤：

将由内至外依次设置的绝缘导热膜、电磁屏蔽纸、绝缘导热膜、碳纳米管-芳纶纸和绝缘反射膜进行压制，得到中间体；

采用热熔胶将薄膜太阳能电池板压合在中间体外层的绝缘反射膜上，得到保暖房体材料。

本发明将由内至外依次设置的绝缘导热膜、电磁屏蔽纸、绝缘导热膜、碳纳米管-芳纶纸和绝缘反射膜进行压制，得到中间体。本发明对所述压制没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的压制过程进行即可。

得到中间体后，本发明采用热熔胶将薄膜太阳能电池板压合在中间体外层的绝缘反射膜上，得到保暖房体材料。本发明对所述热熔胶的种类没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的热熔胶种类即可；本发明对所述压合没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的压合过程进行即可。

下面结合实施例对本发明提供的一种保暖房体材料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

碳纳米管-芳纶纸的制备：

将5g对位芳纶短切纤维、0.1g十二烷基苯磺酸钠和500g水混合，打浆机打浆10min，得到对位芳纶短切纤维浆料；

将5g对位芳纶沉析纤维、0.1g十二烷基硫酸钠和500g水混合，超声30min，打浆10min，得到对位芳纶沉析纤维浆料；

将所述对位芳纶短切纤维浆料和对位芳纶沉析纤维浆料混合，在2000r/min条件下剪切处理30min，得到芳纶纤维浆料；

将3g晶须状的碳纳米管、0.1g十二烷基硫酸钠和300g乙醇混合，超声30min，在2000r/min条件下剪切处理30min，得到碳纳米管分散液；

将所述芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液和0.3g阴离子聚丙烯酰胺混合，在2000r/min条件下剪切处理30min，得到浆料；

将所述浆料真空抽滤，然后利用平板硫化机，在180℃、10mpa的条件下热压10min，得到碳纳米管-芳纶纸。

电磁屏蔽纸的制备：

参照碳纳米管-芳纶纸的制备方法制备电磁屏蔽纸，区别在于：将所述芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液、0.3g阴离子聚丙烯酰胺和0.2g羧基铁粉混合，在2000r/min条件下剪切处理30min。

保暖房体材料的制备

按照图1所示结构，其中，1-薄膜太阳能电池板，2-绝缘反射膜，3-碳纳米管-芳纶纸，4-绝缘导热膜，5-电磁屏蔽纸，6-绝缘导热膜，将由内至外依次设置的聚酰亚胺导热膜、电磁屏蔽纸、聚酰亚胺导热膜、碳纳米管-芳纶纸和pvs759型绝热反射膜进行压制，得到中间体；

采用热熔胶将硅基薄膜太阳能电池板在0.4kg/cm²的条件下，压合在中间体外层的pvs759型绝热反射膜上，得到保暖房体材料。

实施例2

碳纳米管-芳纶纸的制备：

将6g对位芳纶短切纤维、0.1g十二烷基苯磺酸钠和600g水混合，打浆机打浆15min，得到对位芳纶短切纤维浆料；

将4g对位芳纶沉析纤维、0.08g十二烷基硫酸钠和400g水混合，超声30min，打浆15min，得到对位芳纶沉析纤维浆料；

将所述对位芳纶短切纤维浆料和对位芳纶沉析纤维浆料混合，在1800r/min条件下剪切处理30min，得到芳纶纤维浆料；

将5g晶须状的碳纳米管、0.15g十二烷基硫酸钠和400g乙醇混合，超声30min，在1800r/min条件下剪切处理30min，得到碳纳米管分散液；

将所述芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液和0.6g阴离子聚丙烯酰胺混合，在1800r/min条件下剪切处理30min，得到浆料；

将所述浆料真空抽滤，然后利用平板硫化机，在200℃、12mpa的条件下热压5min，得到碳纳米管-芳纶纸。

电磁屏蔽纸的制备：

参照碳纳米管-芳纶纸的制备方法制备电磁屏蔽纸，区别在于：将所述芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液、0.6g阴离子聚丙烯酰胺和0.3g羧基铁粉混合，在1800r/min条件下剪切处理30min。

保暖房体材料的制备

按照图1所示结构，其中，1-薄膜太阳能电池板，2-绝缘反射膜，3-碳纳米管-芳纶纸，4-绝缘导热膜，5-电磁屏蔽纸，6-绝缘导热膜，将由内至外依次设置的聚酰亚胺导热膜、电磁屏蔽纸、聚酰亚胺导热膜、碳纳米管-芳纶纸和pvs759型绝热反射膜进行压制，得到中间体；

采用热熔胶将硅基薄膜太阳能电池板在0.5kg/cm²的条件下，压合在中间体外层的pvs759型绝热反射膜上，得到保暖房体材料。

实施例3

碳纳米管-芳纶纸的制备：

将4g对位芳纶短切纤维、0.08g十二烷基苯磺酸钠和400g水混合，打浆机打浆10min，得到对位芳纶短切纤维浆料；

将6g对位芳纶沉析纤维、0.12g十二烷基硫酸钠和600g水混合，超声30min，打浆15min，得到对位芳纶沉析纤维浆料；

将所述对位芳纶短切纤维浆料和对位芳纶沉析纤维浆料混合，在2000r/min条件下剪切处理30min，得到芳纶纤维浆料；

将10g晶须状的碳纳米管、0.25g十二烷基硫酸钠和500g乙醇混合，超声30min，在2000r/min条件下剪切处理30min，得到碳纳米管分散液；

将所述芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液和0.7g阴离子聚丙烯酰胺混合，在2000r/min条件下剪切处理30min，得到浆料；

将所述浆料真空抽滤，然后利用平板硫化机，在220℃、14mpa的条件下热压10min，得到碳纳米管-芳纶纸。

电磁屏蔽纸的制备：

参照碳纳米管-芳纶纸的制备方法制备电磁屏蔽纸，区别在于：将所述芳纶纤维浆料、碳纳米管分散液、0.7g阴离子聚丙烯酰胺和0.4g羧基铁粉混合，在2000r/min条件下剪切处理30min。

保暖房体材料的制备

按照图1所示结构，其中，1-薄膜太阳能电池板，2-绝缘反射膜，3-碳纳米管-芳纶纸，4-绝缘导热膜，5-电磁屏蔽纸，6-绝缘导热膜，将由内至外依次设置的聚酰亚胺导热膜、电磁屏蔽纸、聚酰亚胺导热膜、碳纳米管-芳纶纸和pvs759型绝热反射膜进行压制，得到中间体；

采用热熔胶将硅基薄膜太阳能电池板在0.4kg/cm²的条件下，压合在中间体外层的pvs759型绝热反射膜上，得到保暖房体材料。

由以上实施例可知，本发明中所述碳纳米管-芳纶纸作为了保暖房体材料的远红外反射体，其远红外发射率可达90％以上，其发射的远红外线的振动频率和人体内细胞分子的振动频率接近，期间产生的共振可以使人体皮下深层温度上升，起到保暖作用。同时，配合绝缘导热膜和绝缘反射膜使用，兼具保温和导热效果。

本发明还提供了所述保暖房体材料的制备方法，所述制备方法简单，易操作。

以上所述仅是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。