[发明专利]一种基于碳纳米管和炭黑的柔性发热丝制备方法

说明书

本发明公开了一种基于碳纳米管和炭黑的柔性发热丝制备方法，步骤包括：1)对原料涤纶纱线进行碱减法处理，得到复合牢度强的涤纶纱线基材；2)制备碳纳米管\炭黑混合悬浮液；3)对复合材料进行沉积，利用超声浸染装置对涤纶纱线基材进行浸染，得到发热丝；4)发热丝的固化烘干成型；5)进行柔性处理，通过收集装置对成型的柔性发热丝进行收集，烘干成型，最终得到非金属高导热的柔性发热丝。本发明的方法，将碳纳米管与炭黑均匀涂覆在涤纶基材表面，从而制备出高导热的柔性发热丝。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种基于碳纳米管和炭黑的柔性发热丝制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，传统纺织品的保暖、防护及装饰功能已无法满足使用需求，人们对纺织品的附加功能提出了更全面化的要求。纺织品的智能化程度不断提升，而智能发热纺织品作为智能纺织品的一种，在提高织物御寒保暖性方面发挥着更加显著的作用。其中电发热材料近一两年也引起人们的关注，常见的发热材料主要有电热金属丝、电热膜、电热织物等。

电热金属丝的电学性能稳定，但质地偏硬，折叠后易折损，与人体贴合度差，织物舒适性不佳，因而应用较少。电热膜和电热织物多采用非金属复合加热材料，其成型后存在导热材料涂覆不匀、导热性不好、易分层脱落等缺陷。因此实现柔性好、强度高、成本低、电热学性能好的发热材料及其纺织品的制备，是发热纺织品发展过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于碳纳米管和炭黑的柔性发热丝制备方法，解决了现有技术中的发热丝材料折叠后易折损，与人体贴合度差，织物舒适性不佳；导热材料涂覆不匀、导热性不好、易分层脱落的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于碳纳米管和炭黑的柔性发热丝制备方法，按照以下步骤实施：

步骤1)对原料涤纶纱线进行碱减法处理，

用2％wt的NaOH溶液在碱减处理装置的储液筒中对原料涤纶纱线进行界面处理，处理次数3-4次，再用清水冲洗后晾干，得到复合牢度强的涤纶纱线基材；

步骤2)制备碳纳米管\炭黑混合悬浮液，

先分别对碳纳米管和炭黑进行表面羧酸化处理后干燥，将质量比为9：0.5：1的碳纳米管、3-磺丙基十四烷基二甲甜菜碱和聚氧乙烯十二烷基磺酸醚依次加入一个容器中的去离子水中，得到50ml浓度为3％wt的碳纳米管悬浮液；同时将质量比为9：3的炭黑和阿拉伯树胶加入另一容器中的去离子水中，得到50ml浓度为3％wt的炭黑悬浮液，将两个容器同时放入磁力搅拌器和超声波清洗器进行搅拌振荡；

然后，将分散好的碳纳米管悬浮液和炭黑悬浮液混合后继续振荡，得到100ml浓度为3％wt且分散均匀的碳纳米管\炭黑混合悬浮液；

步骤3)对复合材料进行沉积，

将碳纳米管\炭黑混合悬浮液放置在超声浸染装置的储液罐中，利用超声浸染装置对涤纶纱线基材进行浸染，使碳纳米管\炭黑混合悬浮液渗入纱线内部，并均匀包裹在纱线表面，得到发热丝；

步骤4)发热丝的固化烘干成型，

深度浸染后，将浸染处理后的发热丝送入烘干固化成型装置的干燥炉中，保证其固化成型；

步骤5)进行柔性处理，

将固化烘干成型的发热丝送入柔性化处理装置的柔性化处理溶液中进行表面覆膜，通过收集装置对成型的柔性发热丝进行收集，烘干成型，得到非金属高导热的柔性发热丝。