[发明专利]一种通电恒温试纸基材及其制备方法

权利要求书

1.一种通电恒温试纸基材，其特征在于：包括滤纸和分散于所述滤纸上的涂料，所述涂料由以下组分制成的：氧化石墨烯1-5份、纤维素纳米纤维1份、改性碳纳米管10-50份。

2.如权利要求1所述的一种通电恒温试纸基材，其特征在于：所述改性碳纳米管经萘磺酸改性。

3.一种通电恒温试纸基材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：碳纳米管改性，获得改性碳纳米管溶液：将萘磺酸溶于水，所述萘磺酸的浓度为5-50g/L；将碳纳米管加入到萘磺酸溶液，控制碳纳米管浓度在10-50g/L；常温下用超声细胞粉碎机，以150-300W的功率超声分散20-40min，得到非共价键改性的碳纳米管；再用孔径为0.45μm的透析膜分离多余的萘磺酸，透析时间为12-36h，每6h换水一次；所述萘磺酸通过π-π键吸附于碳纳米管，碳纳米管表面带磺酸基；

步骤二：将氧化石墨烯与纤维素纳米纤维的混合溶液加入改性碳纳米管溶液中，获得涂料：先将氧化石墨烯粉末加入于1％浓度的纤维素纳米纤维溶液中，浓度控制在10-50g/L，形成GO/ToCN溶液；随后将GO/ToCN溶液与改性碳纳米管溶液以体积比1：1-10混合；混合后的溶液用机械搅拌机以500-1000rpm的速度均匀混合10-20min，之后用超声波细胞粉碎机以400-600W的功率分散10min，获得固含量为2-5％的涂料；

步骤三：制备导电加热层，完成涂布：采用实验室棒式涂布机涂布制备，以普通滤纸为基材，涂布速度控制在0.2-0.5m/min；

步骤四：将涂布后的纸烘干后裁切，获得通电恒温试纸：涂布后在60-80℃烘箱中干燥40-60min；之后进行裁切，通电恒温试纸的长宽为1-5cm，面积为1-20cm²。

4.如权利要求3所述的一种通电恒温试纸基材的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的纤维素纳米纤维溶液的制备步骤为：

步骤21：配制100mL质量浓度为1％的棉浆悬浮液，加入0.1g溴化钠和0.02g tempo(2,2,6,6-四甲基哌啶氧自由基)试剂；

步骤22：搅拌均匀后再加入5mL浓度为0.15mol/L的次氯酸钠溶液，混匀均匀；

步骤23：利用浓度为0.1mol/L的稀盐酸溶液调节混合液的pH值为10，获得混合反应液；

步骤24：然后将所述混合反应液置于冰水浴中搅拌反应6h，搅拌过程中不断滴加浓度为0.1mol/L的NaOH溶液维持混合反应液的pH值为10；

步骤25：反应结束后，即可获得1％的纤维素纳米纤维溶液。

5.如权利要求3所述的一种通电恒温试纸基材的制备方法，其特征在于：所述通电恒温试纸的使用方法为：通过6v、9v、12v、24v中任一的直流电压电源或电池组，对通电恒温试纸的导电加热层对角线两端通电加热；所述通电恒温试纸的导电加热层的电阻为100Ω-700Ω。

6.如权利要求3所述的一种通电恒温试纸基材的制备方法，其特征在于：所述通电恒温试纸的加热性能调控模型为：t₄₀＝0.0014RA–29.742,ΔT＝1113700/RA+0.9115，其中R为电阻，A为加热层面积，t₄₀为升温至40℃所需时间，ΔT为最高恒定温度与起始温度之差。