[发明专利]基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维及其制备方法和应用。本发明制备方法包括：(a)石墨烯粉体以浓硝酸和/或浓硫酸处理，超声，高温纯化，得到高温纯化石墨烯；(b)高温纯化石墨烯在溶剂中研磨分散，超声，得到石墨烯高分散浆料；(c)将石墨烯高分散浆料与高热膨胀系数高分子树脂溶液以及助剂混合，得到石墨烯基PTC电热浆料；(d)纤维基体以偶联剂处理后干燥；(e)干燥后的纤维基体以石墨烯基PTC电热浆料包覆，固化，得到基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维。本发明电热纤维随着温度上升时，电阻也随之上升，加热功率下降，解决了目前电热产品存在过热隐患问题，同时也解决了纤维基体和浆料结合力问题。

技术领域

本发明涉及电热材料领域，具体而言，涉及基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维及其制备方法和应用。

背景技术

石墨烯是由一种完全由SP²杂化的碳原子构成的、厚度仅为单原子层数或数个单原子层的准二维晶体材料。自2004年第一次制备得到以来，石墨烯在各领域中已经得到了广泛的应用，被誉为“新材料之王”、“黑金”。由于具有高导电、高强度、高导热等优异性能，使得石墨烯在电加热领域展现出良好的应用前景。石墨烯电加热技术具有绿色环保、热转换效率高、远红外理疗及铺装设计方便等优点，在现代建筑、采暖工程及装饰装修等领域中广泛应用。

由传统的石墨烯等电加热材料所制作的电导热品在使用时，一般需要依靠外界条件来控制发热导热均匀性，柔软性以及自控温(例如温控器)等特性，同时使用时会存在着因为断线不能通电、局部过热或短路产生高电流引发火灾等安全隐患。因此，开发出一种安全且稳定的电加热材料是当前亟待解决的问题。

PTC自控温原理是指当温度升高时，电阻值正系数增大(因此电流不易通过)的特性，因此发热体能够反映自己的温度，具有自控制通电量的特性，实现了安全舒适的性能。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维，该电热纤维可根据局部区域的温度高低调控发热。当一些因为物体、家具的遮挡或者阳光的照射而温度太高时，电热纤维能自动调节，增加发热体的阻抗，使发热功率随之降低，达到避免过热的作用，因此可以解决当下电热采暖安全性问题。

本发明的第二目的在于提供一种所述的基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维的制备方法。

本发明的第三目的在于提供一种所述的基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维的应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维的制备方法，包括如下步骤：

(a)石墨烯以无机酸处理后，超声，高温纯化，得到高温纯化石墨烯；

(b)将高温纯化石墨烯在溶剂中研磨分散，然后超声，得到石墨烯高分散浆料；

(c)将石墨烯高分散浆料与高热膨胀系数高分子树脂溶液以及助剂混合，得到石墨烯基PTC电热浆料；

(d)纤维基体以偶联剂处理后干燥；

(e)将干燥后的纤维基体以石墨烯基PTC电热浆料进行包覆，然后固化，得到基于石墨烯的有机PTC自控温电热纤维；

优选的，步骤(a)中，所述石墨烯为石墨烯粉体；更优选的，所述石墨烯粉体的粒径为0.5～5μm；

优选的，步骤(a)中，所述酸为无机强酸；更优选的，所述无机强酸为浓硝酸和/或浓硫酸。