[发明专利]一种柔性远红外发热芳纶纳米纤维薄膜及制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性远红外发热芳纶纳米纤维薄膜及其制备方法，利用具有纳米尺度结构、优异力学性能和电学性能的碳纳米管和优异力学性能的芳纶纳米纤维均匀分散得到柔性远红外发热芳纶纳米纤维薄膜，充分发挥芳纶纳米纤维优异的成膜性能，以及它们表面丰富的功能基团易产生强的网络交联结构的优势，协同改善碳纳米管的分散性能及成膜性能，开发兼具柔性和导电性、低温远红外发热性能的芳纶纳米纤维素基新材料，改善了目前柔性发热材料表面发热不均匀，温差过大，发热性能不稳定，使用寿命较低，提升产品档次，可以满足电热理疗功能服装、智能化理疗安全服装、医用远红外治疗舱等应用的要求。

技术领域

本发明涉及一种导电发热薄膜，具体涉及一种柔性远红外发热芳纶纳米纤维薄膜及制备方法。

背景技术

目前，远红外导电发热产品迅速发展，主要应用于电热理疗功能服装、智能化理疗安全服装、医用远红外治疗舱等。但是，其制成的工业化成品中存在着较多的缺陷，主要表现在：发热材料的表面发热不均匀，温差过大，发热性能不稳定，使用寿命较低，电热材料成品表面泄露电流过大，这些缺陷使得产品质量饱受消费者质疑，同时也带来了极大的安全隐患。

现有的远红外发电产品的制造过程主要是将碳纤维或具有导电远红外发热的组分通过浸渍或涂布到原纸上；多层抄造热压得到复合薄膜。(1)发明专利CN109098029A提出的一种将碳粉分散液涂布或浸渍到麻纤维抄造的原纸上的方法得到一种碳纤维发热纸，但涂布或浸渍的方法碳粉与纤维之间结合较差易脱落，发热不均匀等情况；(2)发明专利CN102226325B提出的一种将碳纤维与碳纳米管经高温碳化得到乱层石墨混合物再通过亲水性改性后分散在水中与浆料混合得到一种远红外碳纤维低温导电发热纸，碳化温度高，加入多种分散剂影响远红外发热性能下降；(3)发明专利CN106488593A提出的一种分多层抄造性能各异的各层通过高温热压得到远红外碳纤维复合薄膜，但分层抄造工艺复杂，原料组分复杂，胶黏剂影响较大。

对位芳纶纤维具有高强度，高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。对位芳纶纳米纤维(AramidNanofibers,ANFs)具有独特的纳米尺度结构(直径3-30nm、长度最高可达10μm)、大的长径比和比表面积、同时又保留了芳纶纤维优异的力学性能和耐温性能，使其成为一种新型的构建宏观复合材料的“构筑单元”，起着重要的界面增强与材料增韧作用。ANFs既保留了宏观芳纶纤维的大部分性能，包括热稳定性和高结晶度等性能；同时，纳米尺度的ANFs为其带来常规宏观芳纶纤维无法实现的机械性能和光学性能。此外，ANFs表面丰富的活性基团、大的长径比和比表面积又赋予其纳米材料的优异特性。ANFs之间能够产生强的氢键结合形成交联网络结构，具有优异的成膜效果，成膜具有高强、耐高温、透明且柔韧性好等优点，在电气绝缘材料、吸附材料、耐高温过滤膜、超级电容器、锂离子电池隔膜等领域具有巨大的应用前景。

碳纳米管(Carbon Nanotubes,CNTs)的内径在零点几纳米到几十纳米之间，具有很大的长径比。由于碳纳米管独特的管状结构，具有很大的长径比和比表面积，有良好的力学性能、化学稳定性，优异的导电性和导热性，但其极易团聚，难于分散。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性远红外发热芳纶纳米纤维薄膜及其制备方法。以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明采用新工艺研发生产出具有远红外发热性能的对位芳纶纳米纤维复合薄膜。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性远红外发热芳纶纳米纤维薄膜，以重量份数计，所述的柔性远红外发热芳纶纳米纤维薄膜制备原料包括：对位芳纶纳米纤维，30～70份；碳纳米管，70～30份。

一种柔性远红外发热芳纶纳米纤维薄膜的制备方法，包括以下步骤：