[发明专利]一种低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料，包括依次接触的三元乙丙橡胶层A、石墨烯涂层、碳纤维布和三元乙丙橡胶层B；所述石墨烯涂层由石墨烯浆料制成，所述石墨烯浆料包括5～8wt％的石墨烯、0.5～1wt％的CWF‑6028抗氧化剂、10～15wt％的双酚F型环氧树脂和10～15wt％的环氧固化剂。本发明选择三元乙丙橡胶作为载体，可以保护复合材料在使用过程中的用电安全性。本发明石墨烯浆液涂层改性碳纤维布，增加了碳纤维布的导电性以及导热性，具备更小的电阻率，在低电压36V的作用下，可以产生大量的热量。本发明还提供了一种低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料的制备方法。

技术领域

本发明属于发热复合材料技术领域，尤其涉及一种低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维是一种良好的发热材料，化学稳定性好，电热转化效率高，常常作为复合材料的导电填料，导电橡胶就是其中一种，具有良好的产热能力，但是现有的导电橡胶制备技术存在温敏、压敏以及拉敏等特性。随着温度、压力和拉力的改变，复合材料的电阻会增加，影响其产热效果。常常需要在高压的环境下使用，容易引发用电危险。

目前，发热复合材料的导电性受导电填料的添加量影响较大，随着导电填料用量增加，复合材料的导电性增加，但其力学性能会显著降低。复合材料在填料配合比设计上往往需要考虑复合材料导电性以及力学性能的平衡，限制了高导电性的发热复合材料发展。

综上所述，如何解决发热复合材料在复杂环境下的电阻稳定性、高导电性以及高压用电安全性的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料及其制备方法，本发明中的低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料在低电压作用下，即可产生大量热量，且具有优良的力学性能、耐久性和绝缘性。

本发明提供一种低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料，包括依次接触的三元乙丙橡胶层A、石墨烯涂层、碳纤维布和三元乙丙橡胶层B；

所述石墨烯涂层由石墨烯浆料制成，所述石墨烯浆料包括5～8wt％的石墨烯、0.5～1wt％的CWF-6028抗氧化剂、10～15wt％的双酚F型环氧树脂和10～15wt％的环氧固化剂。

优选的，所述三元乙丙橡胶层A的厚度为2～4.5mm；

所述三元乙丙橡胶层B的厚度为2～4.5mm。

优选的，所述碳纤维布是由12K碳纤维原丝编织而成的PAN基碳纤维布，厚度为0.1～0.2mm。

优选的，所述低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料的厚度为5～10mm。

本发明提供如上文所述的低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A)将石墨烯浆料涂布在碳纤维布上，得到表面改性的碳纤维布；

B)将三元乙丙橡胶层A、表面改性的碳纤维布和三元乙丙橡胶层B依次接触，进行硫化，得到低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料。

优选的，所述步骤A)中，将石墨烯浆料涂布在碳纤维布上，静置30～40min，得到表面改性的碳纤维布。

优选的，所述石墨烯浆料的涂布量为0.1～0.15L/m²。

优选的，所述步骤B)中，硫化的温度为180～200℃；硫化的压力为10～15MPa；硫化的时间为10～15min。

本发明提供了一种低压发热碳纤维布/石墨烯复合材料，包括依次接触的三元乙丙橡胶层A、石墨烯涂层、碳纤维布和三元乙丙橡胶层B；所述石墨烯涂层由石墨烯浆料制成，所述石墨烯浆料包括5～8wt％的石墨烯、0.5～1wt％的CWF-6028抗氧化剂、10～15wt％的双酚F型环氧树脂和10～15wt％的环氧固化剂。