一种节能均热电热面料、其制备方法及电热毯、坐卧具技术

本发明专利技术公开了一种节能均热特性的电热面料、其制备方法，以及具有节能均热面料的电热毯、坐卧具。所述具有节能均热电热面料包括织物层、相变层和电热膜。本发明专利技术在聚氨酯薄膜中填充略低于其导电渗滤阈值范围内的石墨烯填料，并添加少量黑磷/金属氧化物纳米复合材料增强薄膜的压力敏感特性。将所述电热面料的电热膜接通电源后，无外界压力时，由于发热层中石墨烯的含量略低于渗滤阈值，此时发热层电阻较大而不发热；当外界赋予电热膜一定压力时，发热层中石墨烯片层相互接近，形成导电通路，电热膜开始发热，当外力消失后，发热层恢复原状，停止发热。另外通过相变层使得热量分布均匀并储能，提高能量利用效率同时提高使用舒适性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种节能均热电热面料、其制备方法及电热毯、坐卧具


[0001]本专利技术属于新材料
，涉及一种节能均热特性的电热面料、其制备方法，以及具有节能均热面料的电热毯、坐卧具。
[0002]
技术介绍

[0003]黑磷是具有层堆叠蜂窝状结构的无机半导体材料，是直接带隙P型半导体，其带隙值在0.33
‑
0.39eV之间，少层黑磷具有103
‑
105的电流开关比。研究表明，在垂直于磷烯平面的方向上施加压缩应力，可导致磷烯从直接带隙半导体向间接带隙半导体转变，沿磷烯法向的应变可减小其带隙宽度，实现半导体到金属的物性的转变；当应变为 3.32％时，黑磷烯由直接带隙半导体变为间接带隙半导体；应变为 13.35％时，黑磷烯从半导体转变为导体。研究学者基于第一性原理，计算发现了黑磷烯的带隙可以由外应力调节，因此黑磷烯的电导率、静态介电常数等与带隙相关的各项性质会随着外应力的变化而发生变化，此种特性表明黑磷烯具有优异的压敏性能。此外，黑磷还具有高的热电阻值，较高的赛贝克系数、极低的热导率和电阻率，使其具有优秀的热电性能，从而有助于设计出高性能的热电器件。
[0004]纳米金属氧化物是一种多功能新型材料，非欧姆特性优良、响应时间快、通流容量大、漏电流小，具备优异的压敏特性。石墨烯具有优异的导电性，能够赋予原本绝缘的材料以导电性，但这往往需要较高的石墨烯填充率，且石墨烯本身压敏性较弱，对外界压力不够敏感。
[0005]目前，电热膜由于其发热速度快，发热温度均匀，使用方便，能源利用效率高等特点越来越受到人们的喜爱，尤其是在冬季没有供暖的南方地区更是成为人们的广泛需求。但是目前，市场上的电热膜为开关控制的整体发热，开关打开后，电热膜整个发热面都开始发热，即使是与人体不接触的区域也处于发热状态，但是这些区域的发热并没有传递给人体，而是以热辐射的形式浪费掉了，从而导致能耗提高，尤其是坐垫、床垫等电热膜存在大量不与人体接触的区域，浪费的热量更多。专利CN201921407635.8）公开了一种恒温复合结构和恒温垫，恒温复合结构包括：相变复合材料层，构造为从热量提供层吸收热量发生相变以储存热量，并通过逆相变过程释放热量以维持恒温；所述热量提供层，设置在所述相变复合材料层一侧，构造为向所述相变复合材料层提供热量；以及热量反射层，设置在所述热量提供层远离所述相变复合材料层的一侧，构造为反射所述热量提供层以及所述热量提供层释放的热量。然而其也存在热量提供层全面加热，浪费能量的问题。因此，如何利用新型材料制备一种能够将热量精准传递给人体，减少无效发热的电热膜对提高热量利用率，降低能耗具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种节能均热电热面料、其制备方法，以及具有节能均热特性的电热面料的电热毯、坐卧具，进而克服现有技术中的不足。
[0007]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种节能均热电热面料，包括织物层、相变层和电热膜，所述电热膜的发热层具有压力敏感特性，所述发热层包括如下组分：聚氨酯树脂95
‑
98wt%，石墨烯2
‑
5wt%，黑磷/金属氧化物纳米复合材料0.01
‑
0.5wt%。
[0008]进一步的，电热膜还包括设于所述发热层两侧的下保护层和上保护层，以及贴敷于发热层的电极和引出的导线。
[0009]进一步的，所述石墨烯的厚度为1
‑
10nm，片径为0.5
‑
10 μm，氧含量小于0.1wt%。
[0010]进一步的，所述黑磷/金属氧化物纳米复合材料中黑磷和金属氧化物的质量比例为0.1
‑
10，复合材料的粒径范围为10
‑
100nm。
[0011]进一步的，所述相变层为水合相变材料或蜡质相变材料制备而成。
[0012]进一步的，所述相变层为导热材料包覆相变微胶囊制成。
[0013]进一步的，所述相变层的相变温度为20℃至45℃，维持恒温时间小于等于8小时；根据不同应用场景下的具体需求，可以选择不同相变温度的相变材料。
[0014]进一步的，所述黑磷/金属氧化物纳米复合材料的制备方法为高能球磨法，球磨气氛为氩气，球磨转速为500
‑
1000r/min，球磨时间为5
‑
15h。
[0015]进一步的，所述金属氧化物为纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛或纳米氧化锆中的一种或多种混合。
[0016]在一些较为具体的实施方案中，所述具有节能均热电热面料的制备方法，包括如下步骤：1）将黑磷/金属氧化物纳米复合材料均匀分散于除去氧气后的去离子水中，得到黑磷/金属氧化物纳米复合材料分散液，所述的分散液浓度为1
‑
10mg/ml；2）将所需质量的石墨烯分散于上述纳米复合材料分散液中，得到的分散液中石墨烯的浓度为50
‑
100mg/ml；3）将所需质量的水性聚氨酯乳液添加于2）中制备得到的分散液中，进一步分散均匀，得到水性浆料；所述的水性聚氨酯固含量为30
‑
60%；4）将水性浆料采用刮涂的方式，在离型膜上刮出特定厚度的湿膜，并在加热条件下，将湿膜烘干，得到干膜；湿膜厚度为200
‑
800μm；湿膜烘干温度为60
‑
100℃；所述步骤1）
‑
4）均在充满惰性气体的手套箱中进行；5）在4）中制备得到的干膜的上下表面，分别印刷上完整的金属导电浆料层，烘干后，作为发热电极，在上下层分别引出导线，供连接电源；表面含有金属电极和导线的干膜即为发热层；所述金属导电浆料为导电银浆、导电铜浆、导电铝浆中的任意一种；所述烘干温度为100
‑
150℃；6）在步骤5）制得的电热膜发热层上依次设置相变层和织物即得到节能均热电热面料。
[0017]在一些较为具体的实施方案中，所述步骤4）中还包括将下保护层、发热层、上保护层通过热压的方式进行贴合。
[0018]进一步的，所述上保护层和下保护层均为单面覆有热熔胶的PET膜、PI膜、腈纶纤维布和尼龙纤维布；贴合温度为120
‑
160℃。
[0019]本申请还提供一种电热毯，所述电热毯包括上述的节能均热电热面料。
[0020]本申请还提供一种坐卧具，所述坐卧具上至少一接触或支撑人体的位置设有上述
节能均热电热面料。
[0021]本专利技术的思路在于利用纳米黑磷和金属氧化物优秀的压敏性，使黑磷/金属氧化物纳米复合材料能够将二者的特性结合起来，进一步提升压敏性能，再将黑磷/金属氧化物纳米复合材料与石墨烯相结合，能够同时发挥石墨烯的导电性和复合材料的压敏性，在大大降低石墨烯填充率的同时，使其具有压敏性；同时利用相变材料的特性，有效储能和均匀散热，防止局部过热和能量散失和浪费。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点包括：1）本专利技术节能均热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种节能均热电热面料，包括织物层、相变层和电热膜，其特征在于，所述电热膜包括具有压力敏感特性的发热层，所述发热层包括如下组分：聚氨酯树脂95
‑
98wt%，石墨烯2
‑
5wt%，黑磷/金属氧化物纳米复合材料0.01
‑
0.5wt%。2.根据权利要求1所述的节能均热电热面料，其特征在于：电热膜还包括设于所述发热层两侧的下保护层和上保护层，以及贴敷于发热层的电极和引出的导线。3.根据权利要求1所述的节能均热电热面料，其特征在于：所述相变层为水合相变材料或蜡质相变材料制备而成。4.根据权利要求3所述的节能均热电热面料，其特征在于：所述相变层为导热材料包覆相变微胶囊制成。5.根据权利要求1所述的节能均热电热面料，其特征在于：所述黑磷/金属氧化物纳米复合材料中的金属氧化物为纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛或纳米氧化锆中的一种或多种。6.一种电热毯，其特征在于：所述电热毯包括权利要求1
‑
5任一所述的节能均热电热面料。7.一种坐卧具，其特征在于：所述坐卧具上至少一接触或支撑人体的位置设有权利要求1
‑
5任一所述的节能均热电热面料。8.一种节能均热电热面料的制备方法，其特征包括：1）将黑磷/金属氧化物纳米复合材料均匀分散于除去氧气后...

【专利技术属性】
技术研发人员：康翼鸿，喻学锋，殷耀禹，何睿，
申请(专利权)人：武汉中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：