[发明专利]一种聚酰亚胺加热体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚酰亚胺加热体及其制备方法，具体是一种多维碳纳米材料和聚酰亚胺纤维层复合的电加热体。碳纳米材料具有优秀的导电和导热性能，将零维、一维、二维和三维碳纳米材料进行复合能够在结构上产生协同效应，使得各种性能都得到增强。聚酰亚胺纤维层具有优异的机械性能和热稳定性。由这两者复合制备的聚酰亚胺加热体具有耐高温、寿命长、加热速度快、电阻可调节和高电热转化效率的特点。

技术领域

本发明涉及一种聚酰亚胺加热体及其制备方法，具体是一种多维碳纳米材料和聚酰亚胺纤维层复合的电加热体。

背景技术

目前针对市场上的电加热体，有纯石墨烯加热膜、硅橡胶加热膜、PET加热膜等。其中，纯石墨烯加热膜仅用于低温发热，使用温度在100℃以下；PET加热膜使用温度在200℃以下，但是易燃；硅橡胶加热膜的连续使用温度也仅在200℃左右。市场上难以找到一个同时满足在高温下连续工作、寿命长、加热速度快、电阻可调节和高电热转化效率的加热体。

聚酰亚胺得益于分子链中的酰亚胺环状结构，以优秀的耐热性能，稳定的化学结构和优异的力学性能等优势被广泛应用。将聚酰亚胺纤维层作为基底，可以使得到的加热体更轻质，可设计性更强，能够在300℃左右稳定长时间地工作。

碳纳米材料大都具有优异的导电性，施加电压产生电流就会大量发热。将多种维度的碳纳米材料复合使用在加热体中，能够互补产生协同效应，使加热体性能得到提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺加热体及其制备方法，所述加热体具有耐高温、寿命长、加热速度快、高电热转化效率等特性。

为实现上述目的，本发明提供一种聚酰亚胺加热体，所述聚酰亚胺加热体由多维碳纳米材料/聚酰亚胺加热层及聚酰亚胺纤维层基底组成的。

进一步地，所述聚酰亚胺纤维层基底为聚酰亚胺纸、聚酰亚胺布、聚酰亚胺纤维膜中的一种或几种。

进一步地，所述的多维碳纳米材料/聚酰亚胺加热层为多维碳纳米材料和聚酰胺酸复合得到。

进一步地，所述的多维碳纳米材料为零维、一维、二维、三维碳纳米材料至少两种。优选一维和二维碳纳米材料。

进一步地，所述的零维碳纳米材料包括碳量子点、富勒烯；一维碳纳米材料包括碳纳米管、碳纤维；二维碳纳米材料包括石墨纳米片、石墨烯；三维碳纳米材料包括炭黑、氧化石墨、石墨粉。

进一步地，所述加热层的多维碳纳米材料和聚酰胺酸的重量比为（1-10）：（1-99）。

本发明还提供一种聚酰亚胺加热体的制备方法，所述制备方法包括：

a. 将零维碳纳米材料0-100重量份、一维碳纳米材料0-100重量份、二维碳纳米材料0-100重量份和三维碳纳米材料0-100重量份进行混合，得到总重量份为100份的预混合物；

b. 将步骤a得到的预混合物加入聚酰胺酸溶液中，搅拌分散均匀，得到加热层复合物；

c. 将步骤b中所得的加热层复合物涂覆在聚酰亚胺纤维层基底上，并于100-180摄氏度烘干溶剂，得到加热前驱体；

d. 将步骤c得到的加热前驱体加热至280-400摄氏度并保温1-3小时进行固化，得到最终的聚酰亚胺加热体。

进一步地，所述二胺单体可为二氨基二苯醚、二氨基二甲基联苯、苯二胺、二氨基二苯甲烷、萘二胺、(氨基苯基)-氨基嘧啶、(氨基苯基)-氨基吡啶中的一种或多种，本方案优选为二氨基二苯醚。

进一步地，所述二酐单体可为均苯四甲酸酐、苯四甲酸二酐、联苯四甲酸二酐、二苯硫醚四甲酸二酐、三苯双醚四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、二苯醚二酐中的一种或多种，优选为均苯四甲酸酐；