[发明专利]一种碳化硅纳米线-碳纳米管柔性复合发热薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅纳米线‑碳纳米管柔性复合发热薄膜的制备方法。先对碳化硅纳米线与碳纳米管进行预处理，然后将预处理后的碳纳米管与碳化硅纳米线按不同比例混合均匀后溶于乙醇中，超声反应后配制成质量分数为5％的分散液，并将其涂覆于贴有铜导线的聚丙烯膜上，涂覆完成后充分干燥，使用塑封机进行封装。本发明制备工序简单，工艺可控性强，所制得的碳纳米管/碳化硅纳米线柔性复合发热膜，具有极好的柔韧性，经多次弯折试验后其表面结构依旧保持完好，且具有良好的发热稳定性，经测得其发热表面温度可达到150℃以上，而且通过控制碳化硅纳米线与碳纳米管的比例可以达到不同的发热效果。

技术领域

本发明涉及一种复合发热薄膜的制备方法，具体是指一种碳化硅纳米线-碳纳米管柔性复合发热薄膜的制备方法。

背景技术

当前，能源的有效利用已经成为探讨的热门话题。在诸多能源中，电能作为一种清洁能源已经渗入到生产和生活各个领域，电加热技术也正被人们越来越多的使用。石墨烯、碳纳米管，碳晶发热薄膜等新型碳发热材料“电-热”转换效率高，在地暖和电暖领域具有广泛的应用前景，近几年受到市场的关注。但目前的石墨烯和碳晶发热板仍存在一些问题，如发热速率太快、温度可控性低和不耐弯曲等。

碳纳米管和碳化硅纳米线作为一维纳米材料具有许多十分优异的力学、电学和化学性能。碳纳米管/碳化硅纳米线发热膜能够耐得住弯曲，多次弯曲之后产品的表面结构未遭到破坏，而且电阻也能保持稳定，因此制备具有高发热效率、高热导率的柔性发热基材才是未来的主流，目前还没有相关的研究与报道。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种工艺可控性强、效率高的碳化硅纳米线-碳纳米管柔性复合发热膜的制备方法。将碳纳米管与碳化硅纳米线按不同比例进行混合，所制得的复合发热膜具有高的发热效率、高柔韧性以及优异的热稳定性。

本发明采用如下技术方案：

1)预处理碳纳米管：将碳纳米管原料放入圆底烧瓶中，加入硫酸和硝酸混合均匀后放入油浴锅中进行回流处理，用于去除碳管中的杂质并对其进行改性，将回流后的溶液倒入去离子水中，通过反复抽滤除酸至滤液PH为7，然后将碳纳米管配制成分散溶液后进行过筛处理用于细化团聚的碳纳米管，最后将过筛后的碳纳米管烘干完全后使用石英研钵研磨充分后备用；

2)预处理碳化硅纳米线：将碳化硅纳米线溶于分散介质中，然后滴加硅烷偶联剂作为分散剂对碳化硅纳米线进行改性处理，使用磁力搅拌器搅拌后进行过筛处理用于细化团聚的碳化硅纳米线，过筛处理后使用抽滤装置进行抽滤，最后将抽滤后的碳化硅纳米线烘干完全后使用石英研钵研磨充分后备用；

3)配制碳纳米管分散液或碳纳米管/碳化硅纳米线分散液：将经过预处理的碳纳米管或按不同比例混合的碳化硅纳米线与碳纳米管溶于乙醇中，然后放入超声机中进行超声处理，分散得到碳纳米管分散液或不同比例混合的碳纳米管/碳化硅纳米线分散液；

4)制备碳纳米管发热膜或碳化硅纳米线-碳纳米管柔性复合发热膜：在剪裁好的聚丙烯膜两端贴铜导线，分别将步骤3)配制的分散液均匀涂覆于膜与铜导线上后进行干燥处理，然后继续重复涂覆与干燥的工作直至涂覆完成，经充分干燥后进行封装即得所需的柔性复合发热膜。

所述步骤1)中碳纳米管分散溶液的配制过程为将碳纳米管溶于分散剂N,N-二甲基甲酰胺中，配制成质量分数5％的碳纳米管分散溶液。

所述步骤1)中碳纳米管、硫酸、硝酸的质量比为0.1:3:1。

所述步骤2)中分散介质为乙醇与乙二醇，分散剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。

所述步骤2)中乙醇、乙二醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的体积比为1:3:0.1，碳化硅纳米线与整个分散体系质量比为1:10，整个分散体系为含有乙醇、乙二醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷与碳化硅纳米线的整个分散溶液。