[发明专利]一种含原位聚合绝缘涂层的碳纳米管电热膜的制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料领域，公开了一种含原位聚合绝缘涂层的碳纳米管电热膜的制备方法。本发明首先通过将碳纳米管强制分散在有机溶剂中，然后加入正硅酸四乙酯、硅烷偶联剂和羟基树脂对其进行改性，避免团聚，再将改性后的碳纳米管分散液置于聚四氟乙烯滤膜表面抽滤、干燥、剥离，得到改性碳纳米管薄膜，再将偏苯三酸酐和二异氰酸酯制备得到的聚酰胺酰亚胺预聚体加入，在改性碳纳米管薄膜表面原位聚合得到聚酰胺酰亚胺绝缘层；实现了聚酰胺酰亚胺绝缘材料在电热膜上的应用。该绝缘层耐热性能好，不易老化，且通过原位聚合的方式与电热膜复合，贴合度好，无需外加胶黏剂。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种含原位聚合绝缘涂层的碳纳米管电热膜的制备方法。

背景技术

电热膜是近年来发展很快的新型电加热技术，以电热膜为发热元件，通电后能够产生热能，热量以辐射的形式进入周围空间中。与传统的利用电热丝为电阻元件的通电散发热量方式相比，电热膜在使用时无需二次传、导热，加热快速、均匀，使用安全、方便，热能利用率能达到95％以上，是一种清洁高效的加热方式。根据电热膜使用的材料可以将电热膜分为金属材料电热膜和非金属材料电热膜，其中碳系电热薄膜为最常见的非金属材料电热膜。

纳米碳管是一种由单层或多层石墨片层围绕同一中心轴按特定的螺旋角缠绕而成的无缝纳米材料。碳纳米管具有低密度、高长径比、高石墨化程度等结构特点，机械强度高、导电性和导热性良好，可作为复合材料增强材料，同时由于其良好的导电性和成膜后的高可见光透射率，因此可用于透明导电膜。碳纳米管的柔韧性优越、重量轻、加热快、易于加工，已成为电热膜领域的研究热点；可以说碳纳米管几乎是一种理想的电加热材料。但碳纳米管具有较大的比表面积，容易发生团聚，与其他材料结合的界面效应差，几乎不能均匀分散到任何溶剂中，制备的薄膜均匀性差。

电热膜两侧分别为绝缘层和装饰层，其中装饰层作为电热膜的最外层由电热膜加热，将热量直接以辐射热方式散发，绝缘层可以防止热量以热传导的方式向另一侧散失，同时也防止漏电危险性。常用的绝缘层采用阻燃聚酯薄膜，耐热性能有限容易老化，且需要通过黏结剂才能和电热膜进行复合，而传统黏结剂也容易受热老化，因此容易导致绝缘层脱落。

聚酰胺酰亚胺是由柔性酰胺基团和耐热酰亚胺环有规则排列的一种热塑性树脂，具有一定的柔性和优良的耐高温性、介电性、绝缘性，对金属及其他材料有很突出的粘结性能，作为耐高温绝缘涂层已广泛应用于航空航天、电子、消防、漆包线漆等领域。聚酰胺酰亚胺是一种理想的绝缘层材料，但由于聚酰胺酰亚胺无法和PET聚酯一样作为基体膜材料，贴合碳材料膜来形成电热膜，因此将聚酰胺酰亚胺应用到电热膜中尚未见文献报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种含原位聚合绝缘涂层的碳纳米管电热膜的制备方法。本发明首先通过将碳纳米管强制分散在有机溶剂中，然后加入正硅酸四乙酯和硅烷偶联剂对其进行改性，避免团聚，再将改性后的碳纳米管分散液置于聚四氟乙烯滤膜表面抽滤、干燥、剥离，得到改性碳纳米管薄膜，再将偏苯三酸酐和二异氰酸酯制备得到的聚酰胺酰亚胺预聚体加入，在改性碳纳米管薄膜表面原位聚合得到聚酰胺酰亚胺绝缘层；实现了聚酰胺酰亚胺绝缘材料在电热膜上的应用。该绝缘层耐热性能好，不易老化，且通过原位聚合的方式与电热膜复合，贴合度好，无需外加胶黏剂。

本发明的具体技术方案为：

一种含原位聚合绝缘涂层的碳纳米管电热膜的制备方法，包括以下步骤：

1)碳纳米管薄膜的制备：将碳纳米管加入到有机溶剂中，高速剪切搅拌20-40min，转速4000-6000rpm，然后加入氨水和水，再缓慢滴加正硅酸四乙酯、硅烷偶联剂和羟基树脂的混合液，经1-2h滴加结束，继续搅拌反应1-2h；然后将改性后的碳纳米管分散液置于含聚四氟乙烯滤膜的抽滤装置中，真空抽滤3-4h，然后在70-90℃干燥3-4h，将聚四氟乙烯滤膜取出，浸泡在无水乙醇中，通过机械剥离，室温干燥后，得到改性碳纳米管薄膜。