一种高效电热膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高效电热膜的制备方法，属于电热材料技术领域。本发明专利技术首先对麦麸纤维进行蒸汽爆破处理，在保持纤维本身物理力学性及外观完整的条件下，在加压和瞬间释压过程中纤维内部产生压力差，纤维之间的糠醛发生缩合缩聚，从而将相邻纤维锚固结合，本发明专利技术将炭化后的纤维和聚乙烯醇溶液混合浸渍，使得聚乙烯醇吸附固着在碳纤维丰富的孔隙中，从而提高电热膜的电热转换效率，避免电热功率衰减；本发明专利技术通过微波作用将炭纤维与金属盐均匀混合，制成了性质稳定的炭纤维‑金属粒子自制炭质填料，且在金属粒子与碳纤维的界面之间，纳米炭的结构是呈石墨结构的，增加了炭质填料的导电率，有利于炭质填料的电热转换效率提高，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高效电热膜的制备方法
本专利技术公开了一种高效电热膜的制备方法，属于电热材料

技术介绍
电热膜分为高温、低温电热膜。高温电热膜一般用于电子电器、军事等，如今科技生产的电热膜。低温电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成。工作时以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式送入空间，使人体和物体首先得到温暖，其综合效果优于传统的对流供暖方式。低温辐射电热膜系统由电源、温控器、连接件、绝缘层、电热膜及饰面层构成。电源经导线连通电热膜，将电能转化为热能。由于电热膜为纯电阻电路，故其转换效率高，除一小部分损失，绝大部分被转化成热能。电热膜不能直接用于地面辐射供热，需要外加的PVC真空封套，才能用于地面采暖，保证使用效果和寿命。电热膜按照发展阶段及应用模式，可以分为如下三类：（1）电热棚膜：第一代电热膜，铺设于屋顶；（2）电热墙膜：第二代电热膜，铺设于墙面；（3）电热地膜：第三代电热膜，铺设于地面。相对于前两代电热膜，第三代电热膜具有施工简单、受热均匀、健康保健（足暖头凉，符合养生学）等独特优势。电热膜按外观形状分类最常见的有三种规格：50cm宽度，80cm宽度，100cm宽度。电热膜按功率分一般有两种规格：220瓦每平米400瓦每平米220瓦电热膜属于低温电热膜，主要应用于地暖行业：400瓦主要用于除地暖以外的方面，比如烘干等，400瓦电热膜属于高温电热膜，温度最高可以到达70多度，用于印刷烘干，药物烘干等。目前普通电热膜是以高分子材料基体和炭质填料复合制得，而炭质填料和高分子材料基体之间相容性差导致电热膜的电热转换效率低，电热功率衰减明显。因此，专利技术一种电热转换效率高的电热膜对电热材料
具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对目前普通电热膜是以高分子材料基体和炭质填料复合制得，而炭质填料和高分子材料基体之间相容性差导致电热膜的电热转换效率低，电热功率衰减明显的缺陷，提供了一种高效电热膜的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种高效电热膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取麦麸放入蒸汽爆破罐中，将酒石酸溶液加热升温形成蒸汽并通入蒸汽爆破罐中，密封罐口直至蒸汽爆破罐中压力达到2～3MPa，恒温恒压静置45～60min后，打开出料阀门，使罐内物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得到汽爆麦麸纤维；（2）将上述得到的汽爆麦麸纤维放入炭化炉中，在氩气保护状态保温炭化后得到麦麸碳纤维，将麦麸碳纤维和质量分数为30%的聚乙烯醇溶液混合后放置在摇床上振荡浸渍1～2h，振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣；（3）将上述滤渣和质量分数为20%的3,4-二羟基苯甲酸溶液混合后放入反应釜中，搅拌反应，反应结束后自然降温至室温，再向反应釜中加入儿茶酚氧化酶，继续搅拌反应10～15h，搅拌反应结束后出料过滤，分离得到滤饼；（4）将上述得到的滤饼和质量分数为40%的硝酸铜溶液混合，放入微波振荡仪中，微波振荡浸渍，振荡浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣，放入烘箱干燥，干燥结束后出料，得到自制炭质填料；（5）按重量份数计，称取100～120份聚乙烯树脂、50～60份固含量为60%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、15～20份上述自制炭质填料、3～5份硬脂酸钠、0.1～0.2份过氧化二异丙苯、1～2份十二烷基苯磺酸混合后放入混料机中，混合得到电热膜浆料；（6）将上述电热膜浆料装入涂布机中，涂布在微晶玻璃基材表面，控制涂布厚度为2～3mm，涂布结束后将微晶玻璃基材放入烘箱，干燥后出料，即得高效电热膜。步骤（1）中所述的酒石酸溶液的质量分数为30%，酒石酸溶液加热升温的温度为220～230℃。步骤（2）中所述的保温炭化的温度为300～400℃，保温炭化的时间为1～2h，麦麸碳纤维和质量分数为30%的聚乙烯醇溶液的质量比为1:5。步骤（3）中所述的滤渣和质量分数为20%的3,4-二羟基苯甲酸溶液的质量比为1:5，搅拌反应的温度为70～80℃，搅拌反应的转速为200～300r/min，搅拌反应的时间为3～5h，儿茶酚氧化酶的加入量为滤渣质量的10%。步骤（4）中所述的滤饼和质量分数为40%的硝酸铜溶液的质量比为1:8，微波振荡浸渍的功率为200～300W，微波振荡浸渍的时间为5～6h，干燥的温度为105～110℃，干燥的时间为1～2h。步骤（6）中所述的干燥的温度为60～70℃，干燥的时间为5～6h。本专利技术的有益技术效果是：（1）本专利技术以麦麸为原料，将其用酒石酸蒸汽进行爆破处理，得到汽爆麦麸纤维，炭化后和聚乙烯醇溶液混合浸渍，再将浸渍滤渣和3,4-二羟基苯甲酸溶液进行酯化反应后与儿茶酚氧化酶二次反应，得到滤饼，接着将滤饼和铜盐溶液混合浸渍后干燥得到自制炭质填料，最后将自制炭质填料与聚合物基体混合后涂布，最终制得高效电热膜，本专利技术首先对麦麸纤维进行蒸汽爆破处理，在保持纤维本身物理力学性及外观完整的条件下，在加压和瞬间释压过程中纤维内部产生压力差，使得麦麸纤维内部形成由内向外冲击的高压气流，在该高压气流的作用下，麦麸纤维细胞壁和纹孔膜等薄弱组织被高压撑开膨胀，扩大了麦麸纤维内部空间容量，同时在高压高温有机羧酸蒸汽条件下麦麸纤维吸收热能，其分子链发生较强的活动，分子间的联接破裂，发生水解，水解作用可促使糠醛产生，而产生的糠醛会在后续作用下发生缩合或缩聚（树脂化），最终得到树脂化的麦麸纤维，树脂化的过程中，纤维之间的糠醛发生缩合缩聚，从而将相邻纤维锚固结合，形成错综复杂的交联网状结构，进一步丰富了麦麸纤维内部的空间结构，最后炭化，得到了气孔率更高，内部结构更加复杂的麦麸炭纤维，而气孔率的增大，以及内部空间结构越复杂，越有利于炭质填料的导电性以及热传导性提高，增加了电热膜的电热转换效率；（2）本专利技术将炭化后的纤维和聚乙烯醇溶液混合浸渍，使得聚乙烯醇吸附固着在碳纤维丰富的孔隙中，再和3,4-二羟基苯甲酸溶液进行酯化反应，向碳纤维中引入邻苯二酚功能基团，接着再与儿茶酚氧化酶进行二次反应，利用儿茶酚氧化酶将邻苯二酚基团氧化，形成邻苯醌结构，邻苯醌之间会发生迈克尔加成反应，形成共价键交联点，最终形成高分子网状聚合物，这张网状聚合物的产生可以增加炭质填料和聚合物基底之间的相容性，有利于炭质填料在聚合物基底中均匀分散，从而提高电热膜的电热转换效率，避免电热功率衰减；（3）本专利技术通过微波作用将炭纤维与金属盐均匀混合，制成了性质稳定的炭纤维-金属粒子自制炭质填料，且在金属粒子与碳纤维的界面之间，由于金属粒子的催化作用，生成了一层炭纳米导电网络，纳米炭的结构是呈石墨结构的，增加了炭质填料的导电率，有利于炭质填料的电热转换效率提高，具有广阔的应用前景。具体实施方式称取麦麸放入蒸汽爆破罐中，将质量分数为30%的酒石酸溶液加热升温至220～230℃形成蒸汽并通入蒸汽爆破罐中，密封罐口直至蒸汽爆破罐中压力达到2～3MPa，恒温恒压静置45～60min后，打开出料阀门，使罐内物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得到汽爆麦麸纤维；将得到的汽爆麦麸纤维放入炭化炉中，在氩气保护状态下加热升温至300～400℃，保温炭化1～2h后得到麦麸碳纤维，将麦麸碳纤维和质量分数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效电热膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取麦麸放入蒸汽爆破罐中，将酒石酸溶液加热升温形成蒸汽并通入蒸汽爆破罐中，密封罐口直至蒸汽爆破罐中压力达到2～3MPa，恒温恒压静置45～60min后，打开出料阀门，使罐内物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得到汽爆麦麸纤维；（2）将上述得到的汽爆麦麸纤维放入炭化炉中，在氩气保护状态保温炭化后得到麦麸碳纤维，将麦麸碳纤维和质量分数为30%的聚乙烯醇溶液混合后放置在摇床上振荡浸渍1～2h，振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣；（3）将上述滤渣和质量分数为20%的3,4‑二羟基苯甲酸溶液混合后放入反应釜中，搅拌反应，反应结束后自然降温至室温，再向反应釜中加入儿茶酚氧化酶，继续搅拌反应10～15h，搅拌反应结束后出料过滤，分离得到滤饼；（4）将上述得到的滤饼和质量分数为40%的硝酸铜溶液混合，放入微波振荡仪中，微波振荡浸渍，振荡浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣，放入烘箱干燥，干燥结束后出料，得到自制炭质填料；（5）按重量份数计，称取100～120份聚乙烯树脂、50～60份固含量为60%的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、15～20份上述自制炭质填料、3～5份硬脂酸钠、0.1～0.2份过氧化二异丙苯、1～2份十二烷基苯磺酸混合后放入混料机中，混合得到电热膜浆料；（6）将上述电热膜浆料装入涂布机中，涂布在微晶玻璃基材表面，控制涂布厚度为2～3mm，涂布结束后将微晶玻璃基材放入烘箱，干燥后出料，即得高效电热膜。...

【技术特征摘要】
1.一种高效电热膜的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）称取麦麸放入蒸汽爆破罐中，将酒石酸溶液加热升温形成蒸汽并通入蒸汽爆破罐中，密封罐口直至蒸汽爆破罐中压力达到2～3MPa，恒温恒压静置45～60min后，打开出料阀门，使罐内物料瞬间喷射进入接收罐中，收集接收罐中物料，得到汽爆麦麸纤维；（2）将上述得到的汽爆麦麸纤维放入炭化炉中，在氩气保护状态保温炭化后得到麦麸碳纤维，将麦麸碳纤维和质量分数为30%的聚乙烯醇溶液混合后放置在摇床上振荡浸渍1～2h，振荡浸渍结束后过滤分离得到滤渣；（3）将上述滤渣和质量分数为20%的3,4-二羟基苯甲酸溶液混合后放入反应釜中，搅拌反应，反应结束后自然降温至室温，再向反应釜中加入儿茶酚氧化酶，继续搅拌反应10～15h，搅拌反应结束后出料过滤，分离得到滤饼；（4）将上述得到的滤饼和质量分数为40%的硝酸铜溶液混合，放入微波振荡仪中，微波振荡浸渍，振荡浸渍结束后过滤分离得到浸渍滤渣，放入烘箱干燥，干燥结束后出料，得到自制炭质填料；（5）按重量份数计，称取100～120份聚乙烯树脂、50～60份固含量为60%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、15～20份上述自制炭质填料、3～5份硬脂酸钠、0.1～0.2份过氧化二异丙苯、1～2份十二烷基苯磺酸混合后放入混料机中，混合得到电热膜浆料；（6）将上述电热膜浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凡领，丁春美，王素香，
申请(专利权)人：刘凡领，
类型：发明
国别省市：江苏,32