[发明专利]导电发热无纺布及其制造方法

说明书

本发明是关于导电发热材料的制备技术，尤其是关于碳纤维导电发热无纺布及其制造方法。

众所周知，市场上的工业和民用的通电发热电暖器、加热器或保温器，其所采用的导电发热体，一般为红外灯管、金属电阻丝等导电发热体。这些导电发热体由于其电功率密度大、发热集中，因此，安全性欠佳。为了使红外灯管或金属电阻丝的导电发热遍及于所要求的面积范围内，往往需要在取暖或加热设施中多配置红外灯管或呈蛇形状的金属电阻丝，这不仅加大了设施的重量，增加成本，而且在使用中存在不安全因素。因而红外灯管和金属电阻丝这类的导电发热体在加热均匀性、热效率和安全性方面有明显的不足之处。

近年来，随着高功能碳纤维的不断开发和应用，市场上出现了克服上述导电发热体缺点的纸质碳纤维导电发热材料。这种纸质碳纤维导电发热材料的现有技术，1996年6月19日公开的中国专利CN 1124907 A披露。中国公开专利CN 1124907 A的导电发热用的碳纤维复合纸是由碳纤维为导电相，以纤维素浆粕为基体，碳纤维用分散剂水相分散，再与分散均匀的纤维混合，按常规的造纸工艺制备而成。但是，这种纸质碳纤维导电发热材料毕竟具有纸的一般属性，即其机械强度较低，尤其是耐热性较差，从而影响了其使用性能，特别是在使用期间电压向上波动较大的时候，其使用安全性方面尤为不足。

针对上述纸质碳纤维导电发热材料所存在的缺点，本发明提供一种电性能稳定、耐温等级较高、机械强度好的导电发热碳纤维无纺布材料。本发明的导电发热无纺布材料，是由合成纤维、导电相碳纤维和起粘合增强作用的纤维状粘合剂，采用湿法无纺布成型工艺技术制造而成。

在本发明中，所选用的一种合成纤维，可从聚酯纤维、聚酰胺纤维、丙纶纤维和维纶纤维等合成纤维中任选一种，其切短长度，一般为2mm～25mm，最好为5mm～15mm。

在本发明中，所选用的导电相碳纤维，可从聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶丝基碳纤维中任选一种。其切短长度一般为1mm～25mm，最好为3mm～12mm，其电阻率一般为3×10^-3Ω·cm～9×10^-3Ω·cm。碳含量≥95％。

在本发明中，由于合成纤维和碳纤维不仅其切短纤维长度较长，而且均为疏水性纤维原料，具有高度化学稳定性，因此这两种纤维原料在水中不易分散。本发明选用了既能分散合成纤维又能分散碳纤维的一种高分子聚合物分散剂，使得上述纤维原料在本发明的高分子聚合物分散剂水相中均匀分散不絮聚，从而获得利于成型的均匀分散的纤维混合物浆料。本发明所选用的高分子聚合物分散剂，是一种阴离子型聚丙烯酰胺分散剂，其加入量一般为2％～15％(重量计)，最好为5％～10％(重量计)。

在本发明中，采用湿法无纺布成型工艺技术，成型无纺布中的纤维间结合强度产生的原理与传统的植物纤维造纸有所不同，其不同之处在于上述纤维间的结合强度不是通过打浆处理获得，而是通过配加一种粘合剂以其粘结增强作用使纤维间具有良好的结合强度。本发明选用了纤维状粘合剂，如聚乙烯醇纤维、乙纶-丙纶纤维和低融点聚酯纤维等。其切短长度为2mm～8mm，其加入量为8％～20％范围(重量计)，最好在10％～15％范围(重量计)。

本发明的导电发热无纺布制造方法，包括选料、配料、混合、疏解分散、稀释、成形、压榨、干燥、卷取工序。本发明导电发热无纺布的制造方法如工艺流程图。

按照本发明的制造方法，先把选用的上述长度的一种合成纤维和纤维状粘合剂送入疏解机中并放入分散剂于水相中进行疏解与分散处理，而后再放入上述长度的碳纤维进行分散处理，配制成均匀分散混合物浆料，然后在普通的圆网纸机或长网纸机成型器上湿法成型无纺布，经吸风-压榨后，进入扬克式烘缸干燥、卷取，从而制得本发明导电发热无纺布，其定量一般为20g/m²～150g/m²，最好为40g/m²～100g/m²。碳纤维含量占无纺布重量的2％～50％，最好为10％～30％。