[实用新型]一种新型碳纤维发热膜及其制备系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及电热材料领域，具体而言，涉及一种新型碳纤维发热膜及其制备系统。

背景技术

碳纤维发热膜中的碳纤维水溶性差，易团聚，导致其导电性能差，这已经成为制约导电纸工业化生产的关键因素。

国内目前针对上述情况通常是借助单一手段提高碳纤维的导电性，例如，利用表面液相氧化法增强碳纤维的亲水性，从而提高导电性，由于该方法是从单一因素上提高碳纤维的导电性，因此提高程度有限，仍然难以满足工业化大规模生产的要求。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种新型碳纤维发热膜，所述的碳纤维发发热膜与现有的产品相比，导电性能大大改善。

本实用新型的第二目的在于提供所述的新型碳纤维发热膜的制备系统，所述的系统具有操作可控性强、可连续生产等优点。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

一种新型碳纤维发热膜，由绝缘纸层、被氧化的碳纤维层和镍层自下而上地叠加而成。

上述碳纤维发热膜在结构上具备两个关键特点：一个是采用了被氧化的碳纤维层，另一个是增加了镍层。第一个特点是增加了碳纤维的亲水性，第二个特点在发热膜上增设导电性能更强的金属层。由此可见，本实用新型相比传统的发热膜在结构上取得了很大改进，导电性能显著提高。

优选地，所述镍层远离所述被氧化的碳纤维层的一面还设有植物纤维层，植物纤维层可以增加发热膜的塑韧性，这样结构的碳纤维发热膜抗弯抗折度高，同时植物纤维层还有很好的粘结效果。其中，所述植物纤维层的厚度优选为30-80μm，对碳纤维导电性的不利影响低，更优选30-50μm。

上文所述的新型碳纤维发热膜的制备系统，包括依次连接的高温箱式炉、混合池、喷涂机、镀镍池和干燥箱；并且所述混合池内设有搅拌器。

以上系统可以将制备碳纤维发热膜的各个步骤独立进行，因此操作可控性强，而且可连续生产。

优选地，所述喷涂机为液压隔膜泵无气喷涂机。

这种类型的喷涂机喷涂效率高，且喷涂更均匀，对流速更能精确控制。

优选地，还包括超声清洗仪，增加超声清洗仪可以对氧化后的碳纤维层进行清洗，除去杂质。

优选地，所述搅拌器为磁力搅拌器，便于控制搅拌速度。

优选地，所述镀镍池内设有多个相互平行的隔板。这样可以在同一镀镍池内对多个发热膜进行镀镍，且互不影响，提高生产效率。

优选地，所述隔板平行于所述镀镍池的底部，以便于该控制镀镍液的量，另外设置的隔板的宽度建议仔细而上呈递减趋势，以便防止发热膜。

上文所述的新型碳纤维发热膜的制备方法，包括下列步骤：

步骤A：对碳纤维进行表面氧化处理，得到活化的碳纤维；

步骤B：将所述活化的碳纤维与粘结剂混合，搅拌均匀，得到碳纤维浆料；

步骤C：将所述碳纤维浆料喷涂在绝缘纸上，再在所述碳纤维层的表面镀镍层，干燥后得到产品。

上述制备方法的流程为氧化—混浆—喷涂—镀镍—干燥，流程中涉及的所有步骤都属于简单易操作的工序，且一次加工量大，因此该系统适宜大规模生产。另外，上述制备方法可以加工不同规格的发热膜，因此适用范围广。

优选地，在制备所述碳纤维浆料时还加入分散剂；加入分散剂可以解决碳纤维团聚的问题，从而提高其导电性。

优选地，所述分散剂选自苯硫酸钠类阴离子型表面活性剂、聚丙烯酰胺、乙基纤维素、聚氧乙烯中的一种或多种，且所述活化的碳纤维与所述分散剂的重量比为8-15:0.5-1.2，这些分散剂都具有优异的分散效果，并且用量少，性价比高，同时相比其它高分子分散剂密度小，因此不会导致发热膜自重过大。

优选地，所述步骤A采用以下方法中的一种：

方法Ⅰ：将所述碳纤维在150-250℃的空气气氛中氧化2-4h；得到活化的碳纤维；

方法Ⅱ：将所述碳纤维在浓度为2％-5％的王水中浸泡30-50min；得到活化的碳纤维。

上述两种方法各有优劣，可以择其一，也可以两者并用，按任意先后顺序进行，两者并用可以提高碳纤维表面亲水基的含量。其中方法Ⅰ是采用气相氧化法，其特点是操作安全，但周期太长。方法Ⅱ是采用液相氧化法，时间短，但由于王水具有极强的腐蚀性，因此操作时危险性高。

优选地，所述步骤A还包括：将所述活化的碳纤维放入丙酮中，在100r/min以上搅拌20-40min，再将取出的所述活化的碳纤维放入氢氧化钠溶液中，在50-55℃下浸泡10-20min。