[发明专利]一种基于碳纤维的透明导电发热薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于碳纤维的透明导电发热薄膜的方法。该方法首先将植物纤维在溶液中浸泡；用溶解无机盐的有机溶液进行溶解，然后经乳化再生。然后将碳纤维在浸渍液中浸泡，然后用搅拌机处理；将悬浮液和碳纤维混合，疏解，抄造成纸，将抄造的原纸干燥至含水率低于8％；处理后的纸张进行压榨；纸张在洗涤液中浸泡，去除残留在薄膜中有机溶剂和无机盐；处理后的纸张进行压榨；得到透明度高、导电发热性能好、强度高的透明发导电发热薄膜。本发明再生桨悬浮液中含有大量小尺寸级别的纤维素断链，极大地改善了薄膜的透明度；均匀分散的碳纤维，保证了薄膜的导电和发热。

技术领域

本发明涉及碳纤维导电发热薄膜，特别是涉及一种低成本、高性能、环境友好型、透明度高、发热量大的碳纤维导电发热薄膜的制造方法，该碳纤维薄膜可应用于防静电包装、电磁屏蔽、面状发热、新能源、电化学、生物医学等材料。

背景技术

碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、导电、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。由于碳纤维不仅具有碳素材料的固有特性，又具有金属材料的导电性和导热性，所以，世界各国都把碳纤维作为既是发展航天、航空和军事尖端技术必不可少的新材料，也视为民用工业更新换代的基础材料。

碳纤维具有较大的比表面积、较大的表面能从而导致了碳纤维难以在水溶液中离散为单根纤维。而且碳纤维碳-碳间以非极性共价键相连接，导致碳纤维表面活性基团少，难易被水润湿，在水中容易絮聚成团。虽然国内市场上也存在一些碳纤维薄膜，但一般不透明，且发热量小，制作成本高，工艺繁琐复杂。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中碳纤维薄膜透明度差和发热量低两个方面的问题，提供了一种生产时间短、物理性能好、透明度高、发热量大的碳纤维纸的制备方法。

本发明通过对植物纤维进行溶解再生从而极大地改善了碳纤维薄膜的透明度和匀度。利用高温复压技术，使碳纤维与植物再生纤维充分接触和粘合，保证了碳纤维薄膜的机械强度，并极大地提高了碳纤维薄膜的密度和透明度。

本发明的特点通过以下步骤实现：

一种基于碳纤维的透明导电发热薄膜的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

1)植物纤维的预处理:经过蒸煮，打浆和漂白处理的植物纤维在溶液中浸泡；所述的溶液为饱和氢氧化钠溶液、质量分数大于等于85％的H₂SO₄或者丙酮溶液；

2)植物纤维的溶解：将预处理后的植物浆纤维用浓度为5-200g/L的溶解无机盐的有机溶液进行溶解，然后经乳化再生，制成浓度为5-200g/L的悬浮液；所述的无机盐为氢氧化钠、氯化钾或者氯化锂，所述的有机溶液为乙醇、甲醇、氮氮二甲基乙酰胺或者氮氮二甲基甲酰胺；

3)碳纤维的分散：将碳纤维在浸渍液中浸泡，然后用搅拌机处理5-10min；所述浸渍液为饱和氢氧化钠溶液或者浓硫酸；

4)碳纤维的透明导电发热薄膜的抄造：将经步骤2)得到的悬浮液和步骤3)得到的碳纤维混合，疏解，抄造成纸，所得纸张的定量为10-200g/m²；碳纤维和植物纤维的质量比为(0.1-50)：(0.1-99)；

5)薄膜干燥：以质量百分比计，将步骤4)抄造的原纸干燥至含水率低于8％；

6)压榨处理：将经步骤5)处理后的纸张进行压榨；

7)洗涤工艺：将经步骤6)处理后的纸张在洗涤液中浸泡，去除残留在薄膜中有机溶剂和无机盐；

8)压榨处理工艺：将经步骤7)处理后的纸张进行压榨。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的碳纤维纤维长度为1-10mm，直径为5-15μm，含碳量为90％-99.9％，比热容为0.1-0.3Cal/g·℃。