[发明专利]一种纳米材料发热体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电热材料，具体地说涉及一种纳米材料发热体的制备方法。

背景技术

目前，现有的电暖、电加热主要有发热电缆和电热膜两种类型。其中，发热电缆是采用单根或多根合金电热丝作为发热源，高纯度、高温、电熔结晶氧化镁作导热绝缘体，无缝连续不锈钢或铜管作为护套，采用特殊生产工艺制造而成。电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成。电热膜分为用于电子电器、军事等的高温电热膜和用于民用的低温电热膜。

然而，发热电缆需要添加多根合金电热丝，并且外层需要包覆导热绝缘体，其成本偏高，而且增加自身重量，在一些特殊的场合无法使用，如家居装饰（地毯、坐垫、壁画、屏风等）、可穿戴设备（电热衣、手套等）。再者，发热电缆升温较慢，若存在局部电缆断裂，存在漏电危险，并将直接影响发热效率。低温电热膜虽能解决上述发热电缆某些不足之处，但电热膜通常采用的导电填料为石墨粉、金属粉（银粉、铝粉等）、导电炭黑，这些导电填料在电热膜中添加量都非常大，对金属粉填料而言，特别是银粉，成本较高，石墨粉和炭黑具有不稳定性，长时间使用容易老化，电弧发生变化，导致最终发热效率大幅度降低。再者，传统电热膜一般采用油性树脂体系，在电热膜工作时，总会出现少量VOC排放，对环境和人体造成影响。

为了解决上述技术问题，现有技术中提出了如下技术：

中国专利号“201410457400.5”在2014年12月17日公开了“一种石墨烯电热膜”，其技术方案为所述石墨烯电热膜包括石墨烯膜发热层以及涂覆在石墨烯膜发热层上下两侧的绝缘保护层；其特征在于，石墨烯膜发热层的制备包括以下步骤：(1)将1重量份的石墨烯，5~150重量份的溶剂混合，超声分散后得到石墨烯分散液；(2)将步骤(1)得到的石墨烯分散液，以10~1000mL/h的挤出速度在一字形模口的制备装置中挤出，于10~80℃的凝固液中停留1~100秒凝固成膜，干燥后得到石墨烯膜发热层；所述步骤(1)的溶剂主要由水、N—甲基吡咯烷酮、丙酮、二甲亚砜、吡啶、二氧六环、N,N—二甲基甲酰胺、N,N—二甲基乙酰胺、四氢呋喃、丁酮、乙二醇、二甘醇中的一种或者多种按照任意配比混合组成；所述步骤(2)中的一字形模口的制备装置为长方体结构，中间开有一个逐渐变窄的一字形模口；所述步骤(2)的凝固液主要由甲醇、乙醇、乙酸乙酯、正丁醇、乙二醇、环己酮、丙三醇、乙酸丁酯、丙二醇、醋酸正丙酯、乙酸、丙三醇、异丁醇、乙酸甲酯中的一种或多种按照任意配比混合组成。但该专利在实际应用过程中，仍然存在着如下缺陷：一、利用氧化石墨烯(rGO)制备电热膜，涉及氧化石墨烯还原过程，该还原过程比较繁琐，且被还原所得的氧化还原石墨烯(rGO)表面存在较多官能团，在还原过程中，不可能全部去掉，并且表面孔洞较多，影响了石墨烯的导热、导电性能。二、制备过程中涉及的溶剂或凝固剂包括甲醇和四氢呋喃，这些均为有毒物质，在操作过程中较危险，容易对人体造成伤害。三、采用聚酰亚胺作为绝缘保护层，价格较昂贵，大大提高了生产成本。四、制备出的电热膜较厚，导致成本较高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种纳米材料发热体的制备方法，本发明解决的技术问题是能够制得具有优异导热导电性能的发热体。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种纳米材料发热体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）、向聚乙烯醇中加入去离子水，得到聚乙烯醇溶解到去离子水中的溶解液；

（2）、向溶解液中加入导电填料和助剂，得到混合液；

（3）、将混合液涂覆到成膜载体上形成导电填料层，干燥后得到由导电填料层与成膜载体组成的发热体。

所述步骤（1）中聚乙烯醇与去离子水的质量比为7—10：93—90。

所述步骤（1）中聚乙烯醇在90—95度的温度下以搅拌的方式均匀溶解到去离子水中。

所述步骤（2）中的导电填料为石墨烯、炭黑中的一种或两种的混合。

所述导电填料为石墨烯时，石墨烯与聚乙烯醇的质量比为1—10：99—90，所述导电填料为炭黑时，炭黑与聚乙烯醇的质量比为10—30：90—70，所述导电填料为石墨烯与炭黑的混合时，石墨烯比炭黑比聚乙烯醇的质量比为1—16：1—4：98—80。

所述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30—60min。