[发明专利]基于碳纳米管的高导热柔性发热丝的制备方法

说明书

本发明公开的基于碳纳米管的高导热柔性发热丝的制备方法，通过对涤纶纱线进行碱减法预处理，随后与碳纳米管导热悬浮液进行混合浸染，最后依次经过初期固化‑柔性处理‑最终固化得到高导热的柔性发热丝。本发明的制备方法采用碳纳米管作为导热主要材料，同时将碳纳米管优异的热学性能与涤纶复合纤维良好的机械性能有机结合，使其耗能低、通电后具有高效率的发热效能；相比于传统金属发热丝不仅有较好的柔性、强度、弹性，同时具有较好的穿戴安全性，便于制成织物；相比于复合发热材料，填充材料得到很好的分散，热转换率高，同时提高了复合发热材料的综合性能，有很好的实用价值。

技术领域

本发明属于柔性发热丝技术领域，具体涉及一种基于碳纳米管的高导热柔性发热丝的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展和生活水平的提高，人们对生活服装及日用、专业纺织品的要求也越来越高，纺织品向智能化、交互式、功能高度集成化方向发展，使得纺织品具有了许多特定功能，其中柔性发热纺织品是其重要分支之一。

要使得智能纺织品达到优异的导热性能，就要求发热织物具有良好的导热性、耐腐蚀性、质量轻、柔性好、能耗低等优点。目前常见发热织物有两种组成形式：一种是传统发热织物，即通过在织物内部添加发热的金属丝制成加热层实现；另一种是通过复合加热材料与原丝编织形成。传统的发热织物采用导热性好的金属丝材质——银，其成本高昂，且发热织物质感硬、弯折度低、不可洗涤，在穿戴过程中易随着弯折强度加大而发生断裂，很难同时满足安全舒适、高电热转换效率的特点；而复合加热材料编制形成的导热层多采用非金属材料，例如碳纤维及聚合物混合涂抹而成，对原丝及溶剂的制备要求高，成型后存在导热填料涂抹厚度不均匀、易分层脱落、导热性不佳，复合材料的综合性能差等缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于碳纳米管的高导热柔性发热丝的制备方法，解决了现有发热丝使用成本昂贵、导热性不佳、制备的发热织物综合性能较差的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于碳纳米管的高导热柔性发热丝的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，采用碱减法处理选取的涤纶纱线，得到复合牢度强的涤纶纱线基材；

步骤2，制备碳纳米管导热悬浮液并将其倒入印染装置中，同时将步骤1的涤纶纱线基材浸入碳纳米管导热悬浮液中浸染，得到碳纳米管沉积的涤纶纱线；

步骤3，将步骤2的碳纳米管沉积的涤纶纱线置入干燥炉中2-4min，取出后浸入柔性化处理溶液，得到表面覆膜的涤纶纱线；

步骤4，将步骤3的表面覆膜的涤纶纱线置入固化炉中进行固化成型处理，即得到高导热柔性发热丝。

本发明的特征还在于，

步骤1中的碱减法具体为：将涤纶纱线浸入质量分数为1-3％的NaOH溶液中进行界面处理，其处理条件为：NaOH溶液温度90-110℃、浸入时间2-5min，涤纶纱线随后取出洗涤4-6次后晾干。

步骤2中的碳纳米管导热悬浮液的制备方法：将质量比为9-11:0.3-0.5:1的碳纳米管、3-磺丙基十四烷基二甲甜菜碱和聚氧乙烯十二烷基磺酸醚依次加入定量的去离子水中，随后倒入超声波清洗器中振荡，得到分散均匀的碳纳米管导热悬浮液。

超声波清洗器中超声时间35-45min，超声温度30-50℃，频率40-60HZ。

步骤2中的浸染时间3-7min，浸染温度30-50℃，频率40-60HZ。

步骤3的干燥炉的温度为110-130℃。

步骤3中的柔性化处理溶液：将质量比为1:1的水性聚氨酯和丁腈橡胶在温度70-90℃下混合置入去离子水中，形成柔性化处理溶液。

步骤4中固化炉中的烘干温度50-70℃，烘干时间2-4min。