本發(fā)明屬于碳納米遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)熱材料領(lǐng)域，具體涉及離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲產(chǎn)品的制備方法及其應(yīng)用技術(shù)。

背景技術(shù)：
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目前，常用的導(dǎo)電纖維主要有金屬系導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電高分子型纖維、碳系導(dǎo)電纖維等。金屬系導(dǎo)電纖維可滿足大部分要求，但自重過大，比電導(dǎo)率較低，已不能滿足航空航天、汽車、移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域的輕量化要求；導(dǎo)電高分子型纖維在一定程度上克服了纖維本身導(dǎo)電性能較差的問題，但該導(dǎo)電物質(zhì)是否環(huán)保且是否安全地解決纖維長(zhǎng)久導(dǎo)電問題還尚存質(zhì)疑；碳纖維具有熱膨脹系數(shù)小、優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、耐油、耐腐蝕、抗輻射等優(yōu)異性能，但碳纖維的制備工序復(fù)雜，技術(shù)基本被國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家掌控，國(guó)內(nèi)碳纖維工業(yè)雖可以進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)，但產(chǎn)量和質(zhì)量與國(guó)外碳纖維相比還有一定的差距。因此，碳纖維市場(chǎng)現(xiàn)在還是由國(guó)外碳纖維公司控制，價(jià)格也是居高不下，從一定程度上影響了碳纖維產(chǎn)品的使用。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年到2012年，導(dǎo)電類纖維的產(chǎn)量由61萬噸，增長(zhǎng)到近420萬噸，增長(zhǎng)近6倍，顯然，隨著國(guó)內(nèi)外導(dǎo)電類纖維的市場(chǎng)需求不斷增加，其未來的需求量必將出現(xiàn)急劇攀升。開發(fā)新型的制作工藝簡(jiǎn)單、高導(dǎo)電性、環(huán)保耐用等優(yōu)異性能的導(dǎo)電纖維/絲及其產(chǎn)品，是亟待發(fā)展的技術(shù)。

本發(fā)明前期開發(fā)了離子液體碳納米導(dǎo)電液，由離子液體為分散劑、水為溶劑、碳納米管/石墨烯/納米超導(dǎo)炭黑或其兩者或三者組合為導(dǎo)電物質(zhì)，添加一定的潤(rùn)濕劑、滲透劑及消泡劑等所制備。進(jìn)一步以不同材質(zhì)的纖維/絲經(jīng)離子液體碳納米導(dǎo)電液浸染或滾涂或刮涂后烘干成型而得離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲進(jìn)行遠(yuǎn)紅外發(fā)熱體的制備及產(chǎn)品開發(fā)。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于所使用的離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲重量輕、強(qiáng)度高、傳熱和導(dǎo)電性好、電阻可控，使用離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲所制備的遠(yuǎn)紅外發(fā)熱體發(fā)熱速度快、溫度和電壓可調(diào)、節(jié)能環(huán)保、柔軟耐折、剪裁方便、耐高低溫且可遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)熱等。該發(fā)熱體不僅解決了金屬材料比重大、發(fā)熱時(shí)電磁波輻射及高分子型導(dǎo)電纖維是否環(huán)保的問題，相對(duì)于碳纖維其價(jià)格較低。因此，本發(fā)明在軍工、工業(yè)及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是開發(fā)一種使用離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲制備遠(yuǎn)紅外發(fā)熱體及其應(yīng)用技術(shù)。且該發(fā)熱體具有導(dǎo)電性好、發(fā)熱速度快、發(fā)熱溫度均勻、耐磨損、不易老化、節(jié)能環(huán)保、柔軟耐折等優(yōu)勢(shì)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種以離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲制備遠(yuǎn)紅外發(fā)熱體的方法及其應(yīng)用技術(shù)，其中，詳述了該遠(yuǎn)紅外發(fā)熱體的制備方法。

所述遠(yuǎn)紅外發(fā)熱體所使用的離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲是經(jīng)由離子液體為分散劑、水為溶劑、碳納米管和/或石墨烯和/或納米超導(dǎo)炭黑為導(dǎo)電物質(zhì)，添加一定的潤(rùn)濕劑、滲透劑及消泡劑等所制備的離子液體碳納米導(dǎo)電液浸染或滾涂或刮涂后烘干成型而得。

所述遠(yuǎn)紅外發(fā)熱體可以為導(dǎo)電布或?qū)щ娋€纜等，其接通電源后，可激發(fā)其自身輻射波長(zhǎng)范圍為3-15μm的遠(yuǎn)紅外線。

所述遠(yuǎn)紅外導(dǎo)電布是由離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲與絕緣纖維按照不同的方式編排，垂直導(dǎo)電纖維的兩側(cè)按照寬度所需各排列一排金屬電極作為正負(fù)極紡織后，貼合絕緣材質(zhì)成相應(yīng)的產(chǎn)品。其編排方式主要為經(jīng)向/緯向?yàn)榻^緣纖維/絲，所對(duì)應(yīng)的緯向/經(jīng)向?yàn)閷?dǎo)電纖維/絲或?qū)щ娎w維/絲與絕緣纖維間隔排列，所需導(dǎo)電布幅寬可通過調(diào)整垂直導(dǎo)電纖維兩側(cè)金屬正負(fù)極的距離而獲得

所述導(dǎo)電布兩側(cè)的電極的材質(zhì)主要為銅絲、鍍錫銅絲、銀絲或銅絲、鍍錫銅絲、銀絲分別與纖維捻合而成等。

所述導(dǎo)電線纜為單根或多根離子液體碳納米導(dǎo)電纖維/絲合股后，表面包覆絕緣材質(zhì)制備而成。

所述纖維線或絲主要包括純棉、混紡棉、天絲、滌綸絲、芳綸絲、丙綸絲、氨綸絲、腈綸絲、錦綸絲、毛線、蠶絲、蛋白纖維、麻/亞麻纖維、竹炭纖維、玉米纖維、聚酯纖維、聚丙烯腈纖維、維綸纖維、酚醛纖維。

所述絕緣材質(zhì)主要為PET、PVC、PE、PP、PC、TPU、PBT、EVA、阻燃棉、玻纖、橡膠及布匹等。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明用以下實(shí)施例說明，但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例，在不脫離前后所述宗旨的范圍內(nèi)，所有基于本發(fā)明基本思想的修改和變動(dòng)，都屬于本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)范圍內(nèi)。

實(shí)施例1

將300D、導(dǎo)電性能為10²-10⁴Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電滌綸纖維作為緯向，絕緣滌綸纖維作為經(jīng)向，銀絲為正負(fù)極，制備成寬度為50cm，長(zhǎng)為120cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)TPU膜、阻燃棉及防水布貼合包覆后，可制備成使用電壓為24V，功率為40-50w/m²，表面發(fā)熱溫度在30-35℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外手術(shù)毯。

實(shí)施例2

將300D、導(dǎo)電性能為10²-10⁴Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電滌綸纖維作為緯向，絕緣滌綸纖維作為經(jīng)向，銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為65cm，長(zhǎng)為150cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)TPU膜、阻燃棉及防水布貼合包覆后，可制備成使用電壓為36V，功率為55-80w/m²，表面發(fā)熱溫度在30-35℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外保健毯。

實(shí)施例3

將75D、導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電腈綸纖維作為緯向，絕緣腈綸纖維作為經(jīng)向，銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為100cm，長(zhǎng)為180cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)無紡布及防水透氣布貼合包覆后，可制備成使用電壓為110V，功率為110-150w/m²，表面發(fā)熱溫度在40-45℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外電熱地毯。

實(shí)施例4

將導(dǎo)電性能為10²-10⁴Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電棉纖維作為緯向(1根導(dǎo)電棉纖維與5根絕緣棉纖維相間隔編織)，絕緣棉纖維作為經(jīng)向，銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為65cm，長(zhǎng)為150cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)與PET貼合后，可用于制備使用電壓為220V，功率為200-220w/m²，表面發(fā)熱溫度在90-100℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外烘干履帶。

實(shí)施例5

將導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電棉纖維作為緯向(1根導(dǎo)電棉纖維與5根絕緣棉纖維相間隔編織)，絕緣棉纖維作為經(jīng)向，銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為100cm，長(zhǎng)為180cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)PET膜貼合后，可制備成使用電壓為220V，功率為200-220w/m²，表面發(fā)熱溫度在50-55℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外電熱地暖材料。

實(shí)施例6

將導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電麻纖維作為緯向，絕緣麻纖維作為經(jīng)向，錫銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為10cm，長(zhǎng)為120cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)防水透氣布貼合后，可制備成使用電壓為12V，功率為8-10w/m²，表面發(fā)熱溫度在30-35℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外保健腰帶。

實(shí)施例7

將150D、導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電氨綸纖維作為緯向，絕緣氨綸纖維作為經(jīng)向，錫銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為30cm，長(zhǎng)為30cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)阻燃橡膠貼合后，可制備成使用電壓為24V，功率為30-35w/m²，表面發(fā)熱溫度在40-45℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外腳墊。

實(shí)施例8

將150D、導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電滌綸纖維作為緯向，絕緣滌綸纖維作為經(jīng)向，錫銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為65cm，長(zhǎng)為100cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)TPU，阻燃棉貼合后，表面覆以鋁合金板，噴繪后，可制備成使用電壓為220V，功率為180-220w/m²，表面發(fā)熱溫度在55-60℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外電熱壁畫。

實(shí)施例9

將導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電棉纖維作為緯向，絕緣棉纖維作為經(jīng)向，銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為40cm，長(zhǎng)為50cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)與環(huán)氧樹脂熱壓成型后，可應(yīng)用于使用電壓為36V，功率為48-50w/m²，表面發(fā)熱溫度在35-40℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外礦井保溫箱材料。

實(shí)施例10

將300D、導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電芳綸絲5根合股后，表面包覆耐高溫PVC膜后，可制備成發(fā)熱性能優(yōu)良的遠(yuǎn)紅外線纜。

實(shí)施例11

將300D、導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電滌綸絲5根合股后，表面包覆玻纖后，可制備成使用電壓為220V，發(fā)熱溫度≤200℃的化工加熱帶。

實(shí)施例12

將75D、導(dǎo)電性能為10²-10⁴Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電芳綸纖維作為緯向，絕緣芳綸纖維作為經(jīng)向，銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為45cm，長(zhǎng)為45cm的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)與射擊靶紙貼合后，可制備成使用電壓為12V，功率為20-28w/m²，表面發(fā)熱溫度在30-32℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外靶紙。

實(shí)施例13

將導(dǎo)電性能為10²-10⁴Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電羊毛線或蠶絲作為緯向，絕緣羊毛線或蠶絲作為經(jīng)向，銀絲為正負(fù)極，制備成寬度為14cm，長(zhǎng)度可調(diào)的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)與防水、透氣及防塵布貼合后，剪裁拼接可應(yīng)用于電壓為5V，表面發(fā)熱溫度在28-35℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外電加熱服裝。

實(shí)施例14

將導(dǎo)電性能為10³-10⁵Ω/cm的離子液體碳納米導(dǎo)電棉纖維作為緯向，絕緣棉纖維作為經(jīng)向，銅絲為正負(fù)極，制備成寬度為100cm，長(zhǎng)度可調(diào)的導(dǎo)電布，導(dǎo)電布經(jīng)與PP耐高溫膜貼合后，可應(yīng)用于電壓為220V，表面發(fā)熱溫度在40-45℃，遠(yuǎn)紅外輻射波長(zhǎng)為3-15um的遠(yuǎn)紅外室溫栽培箱。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。