一种发热膜材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及新型发热材料技术领域，尤其涉及一种发热膜材料及其制备方法。


背景技术：

2.目前广泛使用的电发热材料主要有金属电阻电热材料(金属电阻丝等)、非金属电阻电热材料(石墨棒、石墨布等)。近年来，电发热膜已成为电发热材料中的一个发展方向，具有使用温度较高(最高使用温度可达900℃左右)的特点。
3.如中国专利cn1770930a公开了一种碳素材料电发热膜及制备方法，利用纳—微级石墨碳粉、导电炭黑粉体材料的优秀电、热性能，加入适当的稳定剂、粘结剂和分散剂制成柔软性电发热膜材料。但仍在以下问题：第一，石墨碳粉、导电炭黑粉体材料的添加量较多，造成成本高；第二，生产过程以及产品容易出现掉粉等问题。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种发热膜材料的制备方法，其能解决现有的电发热膜存在导体材料添加大、容易出现掉粉的问题。
5.本发明的目的之二在于提供一种发热膜材料，其能解决现有的电发热膜存在导体材料添加大、容易出现掉粉的问题。
6.为了达到上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：
7.一种发热膜材料的制备方法，包括以下步骤：
8.s1：将碳纳米材料和纤维润滑剂以转速50-3000转/分钟进行搅拌30-120分钟，获得第一混合物；
9.s2：将第一混合物与塑料粉体进行高速混合20-120分钟，获得第二混合物；
10.s3：通过挤出机装置在175℃-280℃范围内对第二混合物进行挤出造粒，获得导电母粒；
11.s4：对导电母粒进行流延拉膜处理，获得厚度为0.02-0.8mm的发热膜材料。
12.优选的，所述碳纳米材料包括碳纳米管和碳纤维的其中一种或多种。
13.优选的，所述步骤s1具体由以下步骤实现：
14.将碳纳米管、碳纤维和纤维润滑剂混合，再投入若干固体研磨材料以转速50-3000转/分钟进行搅拌30-120分钟，分离固体研磨材料，获得第一混合物，其中各物质质量分数为：碳纳米管1份，碳纤维0-10份，纤维润滑剂0-2份。
15.优选的，所述步骤s2具体由以下步骤实现：
16.将第一混合物与塑料粉体在高速混料器中以转速200-1000转/分钟进行高速混合20-120分钟，获得第二混合物，其中第二混合物中的第一混合物的含量为3％-30％。
17.优选的，所述塑料粉体包括pp、pc、pet、pa6、pa66、pps、peek树脂、tpu和tpe软胶的其中一种或多种。
18.优选的，在步骤s3和s4之间还包括以下步骤：
19.判断导电母粒的导电率是否处于(10-104)s/m的范围，若否，则筛除，若是，则保留。
20.优选的，所述步骤s4具体由以下步骤实现：
21.通过流延机装置对导电母粒进行流延拉膜处理，获得厚度为0.02-0.8mm的发热膜材料。
22.为了达到上述目的之二，本发明所采用的技术方案如下：
23.一种发热膜材料，由上述任意一项发热膜材料的制备方法制备而得。
24.相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过对碳纳米材料和纤维润滑剂进行高速搅拌，使得碳纳米材料和纤维润滑剂的混合物均有更有的附着力，能够与塑料粉体形成良好的结合，并且利用碳纳米管的长径比较大的特性，锚固于塑料基材内部，避免出现掉粉或者晶点，并且降低的碳纳米材料的添加量，获得更稳定的电导率。
附图说明
25.图1为本发明中所述的发热膜材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
26.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
30.在本发明中，所述挤出机装置包括双螺杆挤出机、单螺杆挤出机、多螺杆挤出机和混炼机，所述流延机装置包括单螺杆流延机和双螺杆流延机。
31.如图1所示，一种发热膜材料的制备方法，包括以下步骤：
32.s1：将碳纳米材料和纤维润滑剂以转速50-3000转/分钟进行搅拌30-120分钟，获得第一混合物；
33.具体的，所述碳纳米材料包括碳纳米管和碳纤维的其中一种或多种，其中所述碳纳米管包括单壁碳纳米管和多壁碳纳米管其中的一种或多种。
34.所述步骤s1具体由以下步骤实现：
35.将碳纳米管、碳纤维和纤维润滑剂混合，再投入若干固体研磨材料以转速50-3000转/分钟进行搅拌30-120分钟，分离固体研磨材料，获得第一混合物，其中各物质质量分数
为：碳纳米管1份，碳纤维0-10份，纤维润滑剂0-2份。优选的，当所述碳纳米材料为碳纳米管和碳纤维的混合物时，各物质质量分数为：碳纳米管1份，碳纤维2-10份；所述纤维润滑剂优选上海赢曼cx-816的纤维润滑剂。
36.在本发明中，在高速的搅拌作用下，固体研磨材料驱使碳纳米管、碳纤维和纤维润滑剂充分混合，达到更好的分散效果，并且在高速搅拌的过程中，固体研磨材料不断对碳纳米管、碳纤维和纤维润滑剂组成的混合物进行撞击、研磨，使得碳纳米管、碳纤维和纤维润滑剂组成的混合物的表面得到微粗化处理，提高其附着力，使得原料之间的接触更充分，搅拌完成后，将固体研磨材料从混合物中分离出来，获得第一混合物，以避免后续生产以及成品出现掉粉或者晶点，并且实现使用较低的碳纳米材料的添加量，获得更稳定的电导率。
37.s2：将第一混合物与塑料粉体进行高速混合20-120分钟，获得第二混合物；
38.具体的，所述步骤s2具体由以下步骤实现：
39.在常温下，将第一混合物与塑料粉体在高速混料器中以转速200-1000转/分钟进行高速混合20-120分钟，获得第二混合物，其中第二混合物中的第一混合物的含量为3％-30％。优选的，所述塑料粉体包括pp、pc、pet、pa6、pa66、pps、peek树脂、tpu和tpe软胶的其中一种或多种。
40.s3：通过挤出机装置在175℃-280℃范围内对第二混合物进行挤出造粒，获得导电母粒；
41.优选的，还可在步骤s3和s4之间还包括以下步骤：
42.判断导电母粒的导电率是否处于(10-104)s/m的范围，若否，则筛除，若是，则保留。具体的，还可对挤出机装置产生的导电母粒的导电率进行检测，当导电母粒的导电率处于(10-104)s/m的范围，即可投入步骤s4，进行流延拉膜处理，
43.s4：对导电母粒进行流延拉膜处理，获得厚度为0.02-0.8mm的发热膜材料。
44.具体的，所述步骤s4具体由以下步骤实现：
45.通过流延机装置对导电母粒进行流延拉膜处理，获得厚度为0.02-0.8mm的发热膜材料。优选的，可根据实际需要，将发热膜材料加工成各种形状尺寸的片材，并通过涂布银浆电极或导电胶连接铜箔电极，在9v～220v电压条件下，通过调节添加量和膜材料厚度从而改变电阻及发热功率，形成各种发热材料应用场景。
46.实施例一：
47.如表1所示，在本实施例中，将20份的碳纳米管和10份的纤维润滑剂混合，再投入若干固体研磨材料以转速1000转/分钟进行搅拌60分钟，分离固体研磨材料，获得第一混合物，再将第一混合物与塑料粉体(pc)在高速混料器中以转速900转/分钟进行高速混合90分钟，获得第二混合物，然后通过双螺杆挤出机装置在250℃以转速400转/分钟对第二混合物进行挤出造粒，获得导电母粒，在温度270℃下，将导电母粒放入单螺杆流延机装置以转速300转/分钟进行流延拉膜处理，获得厚度为0.02-0.8mm的发热膜材料，检测发热膜材料的物理性能，其导电性符合导体标准，电阻率为35欧姆
·
米。
48.表1：
[0049][0050]
实施例二：
[0051]
如表2所示，在本实施例中，将12份的碳纳米管、18份的碳纤维和10份的纤维润滑剂混合，再投入若干固体研磨材料以转速1000转/分钟进行搅拌60分钟，分离固体研磨材料，获得第一混合物，再将第一混合物与塑料粉体(pet)在高速混料器中以转速900转/分钟进行高速混合120分钟，获得第二混合物，然后通过双螺杆挤出机装置在250℃以转速400转/分钟对第二混合物进行挤出造粒，获得导电母粒，在温度250℃下，将导电母粒放入单螺杆流延机装置以转速300转/分钟进行流延拉膜处理，获得厚度为0.1-0.8mm的发热膜材料，检测发热膜材料的物理性能，其导电性符合导体标准，电阻率为45欧姆
·
米。
[0052]
表2：
[0053][0054]
实施例三：
[0055]
如表3所示，在本实施例中，将10份的碳纳米管、5份的碳纤维和10份的纤维润滑剂混合，再投入若干固体研磨材料以转速500转/分钟进行搅拌90分钟，分离固体研磨材料，获得第一混合物，再将第一混合物与塑料粉体(tpu)在高速混料器中以转速800转/分钟进行高速混合90分钟，获得第二混合物，然后通过双螺杆挤出机装置在200℃以转速400转/分钟对第二混合物进行挤出造粒，获得导电母粒，在温度200℃下，将导电母粒放入单螺杆流延机装置以转速300转/分钟进行流延拉膜处理，获得厚度为0.1-0.8mm的发热膜材料，检测发热膜材料的物理性能，其导电性符合导体标准，电阻率为55欧姆
·
米。
[0056]
表3：
[0057][0058][0059]
实施例四：
[0060]
一种发热膜材料，由上述实施例一至四任意一项发热膜材料的制备方法制备而得。
[0061]
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。