一种基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，碳浆组份包括水性聚氨酯、含羧基碳纳米管分散液、纳米碳黑、纳米二氧化硅、固化剂、去离子水、分散剂和乳化剂。将碳浆涂覆至内置径向平行的间距为0.5‑20cm的铜导线的玻璃纤维编网中，烘干处理，从而制得基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料。所制备的电热网由于使用含羧基碳纳米管柔韧性、成膜性能好，并保证了电热网的发热温度、发热均匀度，网格形电路提升了电热网的安全性能，作为一种柔性电热材料，既可用于墙体取暖，又可编织到大棚，睡袋，帐篷内进行供暖。

A Method for Preparing Mesh Electrothermal Materials Based on Carboxyl Carbon Nanotubes Carbon Slurry

The invention discloses a preparation method of a network electrothermal material based on carbon slurry containing carboxyl carbon nanotubes. The composition of the carbon slurry includes waterborne polyurethane, carboxyl carbon nanotube dispersion, nano carbon black, nano silica, curing agent, deionized water, dispersant and emulsifier. Carbon slurry was coated in glass fiber woven wire with 0.5 108 The prepared electric heating network has good flexibility and film-forming performance, and ensures the heating temperature and uniformity of the electric heating network. The grid circuit improves the safety of the electric heating network. As a flexible electric heating material, it can be used not only for wall heating, but also for weaving into tents, sleeping bags and tents. Heating.

【技术实现步骤摘要】
一种基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法
本专利技术涉及一种电热材料，尤其涉及一种基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法。
技术介绍
碳纳米管主要通过电弧放电法，化学气相沉积法，激光蒸发法等制备得到，可以看作是片层石墨卷曲而成的单壁或多壁同心圆管，具有相当大的长径比，其管径在6nm以下时具有良好的导电性能，且沿其长度方向上具有很高的热交换性能，因此，碳纳米管属于一种优质的导电导热填料。但碳纳米管价格相对碳黑较高，大量使用易增加工业生产成本，同时由于纳米碳黑在水性体系中易形成Cluster团，普通的分散行为使得大部分碳黑粒径接近微米级，导致其渗流阈值升高，碳黑的用量增加也会引起涂料的粘度升高，可加工性变差，成膜性能降低等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，包括步骤：步骤1：在10-20r/min的搅拌速度下，将纳米碳黑和纳米二氧化硅依次以200-300g/min的速度缓慢加入到水性聚氨酯中；步骤2：将去离子水、乳化剂、分散剂和含羧基碳纳米管分散液混合均匀后缓慢加入到所述水性聚氨酯中，以700-800r/min的转速继续机械搅拌5小时制得含碳纳米管的水基发热碳浆；步骤3：将固化剂均匀混入所制备的水基发热碳浆内，采用涂覆技术，在2-4小时内将上述碳浆涂覆至玻璃纤维编网，并在100-130℃下烘干，制得电热网。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，使用含羧基碳纳米管，该纳米管在水中分散性好，可以有效改善碳浆在网状基材上的涂覆均匀性，克服导电颗粒的团聚，从而改善网状产品的电热性能。所制备的电热网由于使用含羧基碳纳米管柔韧性、成膜性能好，并保证了电热网的发热温度、发热均匀度，网格形电路提升了电热网的安全性能，作为一种柔性电热材料，既可用于墙体取暖，又可编织到大棚，睡袋，帐篷内进行供暖。附图说明图1为本专利技术实施例所制备电热网的结构示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术的基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，其较佳的具体实施方式是：包括步骤：步骤1：在10-20r/min的搅拌速度下，将纳米碳黑和纳米二氧化硅依次以200-300g/min的速度缓慢加入到水性聚氨酯中；步骤2：将去离子水、乳化剂、分散剂和含羧基碳纳米管分散液混合均匀后缓慢加入到所述水性聚氨酯中，以700-800r/min的转速继续机械搅拌5小时制得含碳纳米管的水基发热碳浆；步骤3：将固化剂均匀混入所制备的水基发热碳浆内，采用涂覆技术，在2-4小时内将上述碳浆涂覆至玻璃纤维编网，并在100-130℃下烘干，制得电热网。所制备的电热网工作电压为10-220V。所述的碳纳米管分散液是含分散剂的羧基改性的多壁碳纳米管分散液，羧基改性多壁碳纳米管浓度为10％，分散剂浓度为2％。所用的水性聚氨酯溶质、碳纳米管分散液溶质、纳米碳黑、纳米二氧化硅、固化剂、分散剂和乳化剂的质量比为(70-80)：(0.5-3)：(11-17)：(2-4)：(1.5-3.5)：(0.2-0.5)：(1.5-3)，溶剂为去离子水。所述的乳化剂属阴离子型马来酸酐衍生物。所述的固化剂为以下任一种或多种：芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯低聚物、脂肪族异氰酸酯低聚物。步骤3中所述的涂覆技术为二次涂覆技术，第一次涂覆使玻璃纤维网格定型，第二次涂覆提高电热网的电导率。步骤3中所述的玻璃纤维编网网眼尺寸为(5-12mm)*(5-12mm)，质量为80-160g/m2，且经纱内置有平行的间距为0.5-20cm的铜导线。本专利技术所制备的电热网如图1所示，由于使用含羧基碳纳米管柔韧性、成膜性能好，并保证了电热网的发热温度、发热均匀度，网格形电路提升了电热网的安全性能，作为一种柔性电热材料，既可用于墙体取暖，又可编织到大棚，睡袋，帐篷内进行供暖。适用范围广，对未来工业生产具有重要意义。本专利技术的优点是：选取的原料绿色环保，制备方法简单，成本经济，适于工业生产。在纳米碳黑渗流阈值附近以碳纳米管搭接纳米碳黑粒子形成导电网络，减少导电填料的用量，同时配合纳米二氧化硅的使用，所制备的电热网柔韧性、成膜性能好，并保证了电热网的发热温度、发热均匀度，网格形电路提升了电热网的安全性能，作为一种柔性电热材料，既可用于墙体取暖，又可编织到大棚，睡袋，帐篷内进行供暖。通过改变电压、改变电热网导线间距、改变导电填料的配比，可使电热网具有不同的电热性能，扩大其应用范围。具体实施例：所用的原料：含羧基碳纳米管分散液，水性聚氨酯、固化剂，乳化剂，分散剂，纳米碳黑，纳米二氧化硅，去离子水，内置平行铜导线的玻璃纤维编网。实施例1：步骤1：在10r/min的搅拌速度下，将4.8849g纳米碳黑和1.1273g纳米二氧化硅依次缓慢加入到88.0362g水性聚氨酯中。步骤2：将0.7516g乳化剂和7.6687g碳纳米管分散液混合均匀后缓慢加入到水性聚氨酯中。以800r/min的转速继续机械搅拌5小时制得含2％碳纳米管的水基发热碳浆。步骤3：将0.9244g固化剂均匀混入所制备的水基发热碳浆内，采用涂覆技术，在2小时内将上述碳浆涂覆至铜导线间距15cm的玻璃纤维编网，并在110℃下烘干，制得电热网。实施例2：步骤1：在10r/min的搅拌速度下，将4.8849g纳米碳黑和1.1273g纳米二氧化硅依次缓慢加入到88.0362g水性聚氨酯中。步骤2：将3.8731g去离子水、0.7516g乳化剂和3.7956g含羧基碳纳米管分散液混合均匀后缓慢加入到水性聚氨酯中。以800r/min的转速继续机械搅拌5小时制得含1％碳纳米管的水基发热碳浆。步骤3：将0.9244g固化剂均匀混入所制备的水基发热碳浆内，采用涂覆技术，在2小时内将上述碳浆涂覆至铜导线间距15cm的玻璃纤维编网，并在110℃下烘干，制得电热网。实施例3：步骤1：在10r/min的搅拌速度下，将4.8849g纳米碳黑和1.1273g纳米二氧化硅依次缓慢加入到88.0362g水性聚氨酯中。步骤2：将7.6687g去离子水、0.7516g乳化剂混合均匀后缓慢加入到水性聚氨酯中。以800r/min的转速继续机械搅拌5小时制得水基发热碳浆。步骤3：将0.9244g固化剂均匀混入所制备的水基发热碳浆内，采用涂覆技术，在2小时内将上述碳浆涂覆至铜导线间距15cm的玻璃纤维编网，并在110℃下烘干，制得电热网。具体数据实施例123100V发热温度40.6℃37.5℃36.7℃220V发热温度84.4℃67.1℃62.4℃以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：步骤1：在10‑20r/min的搅拌速度下，将纳米碳黑和纳米二氧化硅依次以200‑300g/min的速度缓慢加入到水性聚氨酯中；步骤2：将去离子水、乳化剂、分散剂和含羧基碳纳米管分散液混合均匀后缓慢加入到所述水性聚氨酯中，以700‑800r/min的转速继续机械搅拌5小时制得含碳纳米管的水基发热碳浆；步骤3：将固化剂均匀混入所制备的水基发热碳浆内，采用涂覆技术，在2‑4小时内将上述碳浆涂覆至玻璃纤维编网，并在100‑130℃下烘干，制得电热网。

【技术特征摘要】
1.一种基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：步骤1：在10-20r/min的搅拌速度下，将纳米碳黑和纳米二氧化硅依次以200-300g/min的速度缓慢加入到水性聚氨酯中；步骤2：将去离子水、乳化剂、分散剂和含羧基碳纳米管分散液混合均匀后缓慢加入到所述水性聚氨酯中，以700-800r/min的转速继续机械搅拌5小时制得含碳纳米管的水基发热碳浆；步骤3：将固化剂均匀混入所制备的水基发热碳浆内，采用涂覆技术，在2-4小时内将上述碳浆涂覆至玻璃纤维编网，并在100-130℃下烘干，制得电热网。2.根据权利要求1所述的基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，其特征在于，所制备的电热网工作电压为10-220V。3.根据权利要求1所述的基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，其特征在于，所述的碳纳米管分散液是含分散剂的羧基改性的多壁碳纳米管分散液，羧基改性多壁碳纳米管浓度为10％，分散剂浓度为2％。4.根据权利要求1所述的基于含羧基碳纳米管碳浆的网状电热材料的制备方法，其特征在于，所用的水性聚氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘太奇，王效军，
申请(专利权)人：北京石油化工学院，
类型：发明
国别省市：北京,11