[发明专利]一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜及制备方法

说明书

本发明属于聚酰亚胺电热膜技术领域，涉及一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜及制备方法。其原料包括聚酰亚胺、导电体和表面活性剂，并且所述导电体的长径比大于等于200、长度小于等于100μm，所述表面活性剂对碳纳米管具有良好促进分散作用；其中聚酰亚胺、导电体和表面活性剂的比例为：聚酰亚胺100重量份，导电体0.1重量份～8重量份，表面活性剂比例为0.2重量份～5重量份。提供一种简易高效、适用性广、易于工业化生产的方法来制备高韧高导电聚酰亚胺电热膜的制备方法；所得高韧高导电聚酰亚胺薄膜能够在满足聚酰亚胺薄膜制品对导电性能要求的同时，显著提高其柔韧性能，可大幅拓宽聚酰亚胺薄膜在防除冰、地暖、加热垫和智能可穿戴服饰等电加热领域的应用。

技术领域

本发明属于聚酰亚胺电热膜技术领域，具体涉及一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜及制备方法。

背景技术

电热膜是一种通电后能产生热量的薄膜，相比与传统的电热元件，具有面状发热、热效率高、外观可控性强、使用寿命长和安全系数高等特点，因此逐渐受到人们的重视，被越来越多的使用。使用导电填料填充聚合物是制备柔性加热膜材料的常用方式，分散在聚合物基体内部的导电填料之间会形成链状或网状导电通路，为电子的传递提供路径，从而使膜具备导电性能。

热固性聚酰亚胺树脂是目前耐温等级最高的基体树脂之一，其玻璃化转变温度为250℃，具有较好的介电性能，由于分子中含有苯环结构，其力学性能、耐化学性能及尺寸稳定性也优异，是一种具有发展潜力的树脂基体。目前已有许多研究报告在聚酰亚胺中添加金属材料和碳系材料作为导电填充材料来制备加热膜，其中金属填料具有高的电导率，但金属填料的临界浓度比较高，在50wt％左右，高的添加量不仅影响复合材料的机械性能，还会使材料的密度增加。添加碳系导电填料是制备导电复合材料一种更加有效的方式，专利公开号为CN101698746A的专利公开了一种导电聚酰亚胺薄膜的制备方法，该方法使用金属粉和碳粉作为混合导电填料，填料的总含量为5wt％～50wt％，如此高含量的填料会极大的损伤聚酰亚胺膜的机械性能，尤其是柔韧性。专利公开号为CN103627011A的专利也公开了一种导电聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，该方法以氧化石墨烯为导电体，通过原位聚合法制备石墨烯/聚酰亚胺复合溶液，原位聚合的方法适用范围窄，无法针对市面上已有的聚酰亚胺浆料进行加工，此外，石墨烯虽然导电性能较好，但是以石墨烯为导电体制备薄膜的力学性能较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种简单高效、易于工业化生产的方法来制备高韧高导电聚酰亚胺电热膜。所得高韧高导电聚酰亚胺薄膜能够在满足聚酰亚胺薄膜制品对导电性能要求的同时，显著提高其柔韧性能，可大幅拓宽聚酰亚胺薄膜在防除冰、地暖、加热垫和智能可穿戴服饰等电加热领域的应用。

本发明的技术方案：

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜材料，其原料包括聚酰亚胺、导电体和表面活性剂，并且所述导电体的长径比大于等于200、长度小于等于100μm，所述表面活性剂对碳纳米管具有良好促进分散作用；其中聚酰亚胺、导电体和表面活性剂的比例为：聚酰亚胺100重量份，导电体0.1重量份～8重量份，表面活性剂的比例为0.2重量份～5重量份。

进一步，所述聚酰亚胺浆料黏度为3000Pa·s～6000Pa·s。·

进一步，若浆料粘度不在范围区间，可通过往浆料中添加溶剂N-甲基吡咯烷酮或者加热使部分溶剂挥发来调节浆料粘度。

进一步，所述导电体优选长径比大于等于300且长度小于等于30μm的碳纳米管。

进一步，所述表面活性剂为曲拉通系列表面活性剂，优选曲拉通X-100、曲拉通X-114或曲拉通X-405。

进一步，导电体和表面活性剂的优选比例为：导电体0.2重量份～3重量份，表面活性剂0.5重量份～1.5重量份。

本发明要解决的第二个技术问题是提供上述高韧高导电聚酰亚胺电热膜的制备方法，具体为：