一種新型碳纖維發(fā)熱膜及其制備系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電熱材料領(lǐng)域，具體而言，涉及一種新型碳纖維發(fā)熱膜及其制備 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維發(fā)熱膜中的碳纖維水溶性差，易團聚，導(dǎo)致其導(dǎo)電性能差，這已經(jīng)成為制約 導(dǎo)電紙工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。
[0003] 國內(nèi)目前針對上述情況通常是借助單一手段提高碳纖維的導(dǎo)電性，例如，利用表 面液相氧化法增強碳纖維的親水性，從而提高導(dǎo)電性，由于該方法是從單一因素上提高碳 纖維的導(dǎo)電性，因此提高程度有限，仍然難以滿足工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的要求。
[0004] 有鑒于此，特提出本實用新型。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型的第一目的在于提供一種新型碳纖維發(fā)熱膜，所述的碳纖維發(fā)發(fā)熱膜 與現(xiàn)有的產(chǎn)品相比，導(dǎo)電性能大大改善。
[0006] 本實用新型的第二目的在于提供所述的新型碳纖維發(fā)熱膜的制備系統(tǒng)，所述的系 統(tǒng)具有操作可控性強、可連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點。
[0007] 為了實現(xiàn)本實用新型的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：
[0008] -種新型碳纖維發(fā)熱膜，由絕緣紙層、被氧化的碳纖維層和鎳層自下而上地疊加 而成。
[0009] 上述碳纖維發(fā)熱膜在結(jié)構(gòu)上具備兩個關(guān)鍵特點：一個是采用了被氧化的碳纖維 層，另一個是增加了鎳層。第一個特點是增加了碳纖維的親水性，第二個特點在發(fā)熱膜上增 設(shè)導(dǎo)電性能更強的金屬層。由此可見，本實用新型相比傳統(tǒng)的發(fā)熱膜在結(jié)構(gòu)上取得了很大 改進，導(dǎo)電性能顯著提高。
[0010] 優(yōu)選地，所述鎳層遠離所述被氧化的碳纖維層的一面還設(shè)有植物纖維層，植物纖 維層可以增加發(fā)熱膜的塑韌性，這樣結(jié)構(gòu)的碳纖維發(fā)熱膜抗彎抗折度高，同時植物纖維層 還有很好的粘結(jié)效果。其中，所述植物纖維層的厚度優(yōu)選為30-80 μ m，對碳纖維導(dǎo)電性的不 利影響低，更優(yōu)選30-50 μ m。
[0011] 上文所述的新型碳纖維發(fā)熱膜的制備系統(tǒng)，包括依次連接的高溫箱式爐、混合池、 噴涂機、鍍鎳池和干燥箱；并且所述混合池內(nèi)設(shè)有攪拌器。
[0012] 以上系統(tǒng)可以將制備碳纖維發(fā)熱膜的各個步驟獨立進行，因此操作可控性強，而 且可連續(xù)生產(chǎn)。
[0013] 優(yōu)選地，所述噴涂機為液壓隔膜栗無氣噴涂機。
[0014] 這種類型的噴涂機噴涂效率高，且噴涂更均勻，對流速更能精確控制。
[0015] 優(yōu)選地，還包括超聲清洗儀，增加超聲清洗儀可以對氧化后的碳纖維層進行清洗， 除去雜質(zhì)。
[0016] 優(yōu)選地，所述攪拌器為磁力攪拌器，便于控制攪拌速度。
[0017] 優(yōu)選地，所述鍍鎳池內(nèi)設(shè)有多個相互平行的隔板。這樣可以在同一鍍鎳池內(nèi)對多 個發(fā)熱膜進行鍍鎳，且互不影響，提高生產(chǎn)效率。
[0018] 優(yōu)選地，所述隔板平行于所述鍍鎳池的底部，以便于該控制鍍鎳液的量，另外設(shè)置 的隔板的寬度建議仔細而上呈遞減趨勢，以便防止發(fā)熱膜。
[0019] 上文所述的新型碳纖維發(fā)熱膜的制備方法，包括下列步驟：
[0020] 步驟A :對碳纖維進行表面氧化處理，得到活化的碳纖維；
[0021] 步驟B :將所述活化的碳纖維與粘結(jié)劑混合，攪拌均勻，得到碳纖維漿料；
[0022] 步驟C :將所述碳纖維漿料噴涂在絕緣紙上，再在所述碳纖維層的表面鍍鎳層，干 燥后得到產(chǎn)品。
[0023] 上述制備方法的流程為氧化一混漿一噴涂一鍍鎳一干燥，流程中涉及的所有步驟 都屬于簡單易操作的工序，且一次加工量大，因此該系統(tǒng)適宜大規(guī)模生產(chǎn)。另外，上述制備 方法可以加工不同規(guī)格的發(fā)熱膜，因此適用范圍廣。
[0024] 優(yōu)選地，在制備所述碳纖維漿料時還加入分散劑；加入分散劑可以解決碳纖維團 聚的問題，從而提高其導(dǎo)電性。
[0025] 優(yōu)選地，所述分散劑選自苯硫酸鈉類陰離子型表面活性劑、聚丙烯酰胺、乙 基纖維素、聚氧乙烯中的一種或多種，且所述活化的碳纖維與所述分散劑的重量比為 8-15:0. 5-1. 2,這些分散劑都具有優(yōu)異的分散效果，并且用量少，性價比高，同時相比其它 高分子分散劑密度小，因此不會導(dǎo)致發(fā)熱膜自重過大。
[0026] 優(yōu)選地，所述步驟A采用以下方法中的一種：
[0027] 方法I :將所述碳纖維在150_250°C的空氣氣氛中氧化2_4h ;得到活化的碳纖 維；
[0028] 方法II :將所述碳纖維在濃度為2% -5%的王水中浸泡30-50min ;得到活化的碳 纖維。
[0029] 上述兩種方法各有優(yōu)劣，可以擇其一，也可以兩者并用，按任意先后順序進行，兩 者并用可以提高碳纖維表面親水基的含量。其中方法I是采用氣相氧化法，其特點是操作 安全，但周期太長。方法II是采用液相氧化法，時間短，但由于王水具有極強的腐蝕性，因此 操作時危險性高。
[0030] 優(yōu)選地，所述步驟A還包括：將所述活化的碳纖維放入丙酮中，在lOOr/min以 上攪拌20-40min，再將取出的所述活化的碳纖維放入氫氧化鈉溶液中，在50-55Γ下浸泡 10-20min〇
[0031] 通過以上方法I、II氧化碳纖維后，會有少量雜質(zhì)生成，也會有沒有完全變?yōu)橛H水 基的中間基團生成，此時在丙酮中清洗可以除去雜質(zhì)，在氫氧化鈉中浸泡不僅可以除去雜 質(zhì)，還可以將中間基團進一步氧化為親水基。其中，NaOH的濃度以5-15%為宜。
[0032] 優(yōu)選地，所述粘合劑為采用以下成分制成的液態(tài)環(huán)氧樹脂：按重量計，環(huán)氧樹脂 5-15份，輕質(zhì)碳酸鈣3-9份，鄰苯二甲酸二丁酯0-5. 24份，乙二胺0. 5-1份，固化劑。
[0033] 上述粘合劑可以增加發(fā)熱膜的韌性強度，其中輕質(zhì)碳酸鈣起填充作用，鄰苯二甲 酸二丁酯起增塑劑的作用，乙二胺為快干劑。
[0034] 優(yōu)選地，在所述鍍鎳層之后和所述干燥之前還包括：在所述鎳層表面噴涂一層植 物纖維料漿。
[0035] 植物纖維層可以增加發(fā)熱膜的塑韌性，這樣結(jié)構(gòu)的碳纖維發(fā)熱膜抗彎抗折度高， 同時植物纖維層還有很好的粘結(jié)效果。其中，所述植物纖維層的厚度優(yōu)選為30-80 μ m，對碳 纖維導(dǎo)電性的不利影響低，更優(yōu)選30-50 μ m。
[0036] 優(yōu)選地，所述鍍鎳層的方法采用以下方法中的一種：
[0037] 方法一：在70_85°C的堿性鍍鎳液中鍍鎳40min以上，所述堿性鍍鎳液的配方為： 硫酸鎳15_25g/L，次亞磷酸鈉15-25g/L，氯化銨30-40g/L，檸檬酸鈉0-10g/L，乳酸O-IOg/ L，氨水，十二烷基硫酸鈉0. 002-0. 003g/L，且其PH為9. 2-9. 6 ;
[0038] 方法二：在70-95Γ的酸性鍍鎳液中鍍鎳40min以上，所述酸性化學鍍鎳的配方 為：硫酸鎳25-35g/L，次亞磷酸鈉20-30g/L，醋酸鈉3-8g/L，苯亞硫酸鈉0. 02-0. 025g/L，且 其 PH 為 4. 6-4. 8。
[0039] 方法一為堿性化學鍍鎳法，方法二為酸性化學鍍鎳法，兩者的鍍鎳效果相似，可以 根據(jù)實際情況選擇。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為：
[0041] (1)借助多次氧化、鍍鎳、均勻噴涂和加入分散劑等多個手段顯著改善碳纖維發(fā)熱 膜的導(dǎo)電性能。
[0042] (2)加入植物纖維和合理選擇粘合劑的種類顯著改善碳纖維發(fā)熱膜的韌性。
[0043] (3)所用制備方法流程簡單、適用范圍廣，適宜大規(guī)模生產(chǎn)。
[0044] (4)所用的制備系統(tǒng)操作可控性強、可連續(xù)生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0045] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。
[0046] 圖1為實施例1提供的新型碳纖維發(fā)熱膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047] 圖2為實施例11提供的新型碳纖維發(fā)熱膜的制備系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048] 圖3為實施例11提供的鍍鎳池的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0049] 下面將結(jié)合實施例對本實用新型的實施方案進行詳細描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員 將會理解，下列實施例僅用于說明本實用新型，而不應(yīng)視為限制本實用新型的范圍。實施例 中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生 產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
[0050] 以下實施例1-10所用的環(huán)氧樹脂為EP 01671-310。
[0051] 實施例1
[0052] 新型碳纖維發(fā)熱膜：
[0053] 活化碳纖維：將碳纖維在150°C的空氣氣氛中氧化4h ;得到活化的碳纖維；
[0054] 配粘合劑：按重量計，取環(huán)氧樹脂5份，輕質(zhì)碳酸鈣3份，鄰苯二甲酸二丁酯5. 24 份，乙二胺0. 5份，固化劑，攪拌混合，制得粘合劑；
[0055] 混合：將活化的碳纖維與粘結(jié)劑以1:0. 5的重量比例混合，攪拌均勻，得到碳纖維 漿料；
[0056] 按照配方配制鍍鎳液：硫酸鎳15g/L，次亞磷酸鈉25g/L，氯化銨40g/L，檸檬酸鈉 10g/L，十二烷基硫酸鈉0. 003g/L，用氨水將PH調(diào)節(jié)至9. 2-9. 6 ;
[0057] 鍍鎳：將碳纖維漿料噴涂在絕緣紙上，等快干時，將其放入鍍鎳液中，在85°C下鍍 鎳40min，之后干燥。
[0058] 利用上述方法制出的發(fā)熱膜的結(jié)構(gòu)如圖1所示，自下而上分別為：絕緣紙層1、被 氧化的碳纖維層2、鎳層3。
[0059] 實施例2
[0060] 新型碳纖維發(fā)熱膜：
[0061] 活化碳纖維：將碳纖維在250°C的空氣氣氛中氧化2h ;得到活化的碳纖維；
[0062] 配粘合劑：按重量計，取環(huán)氧樹脂15份，輕質(zhì)碳酸鈣9份，乙二胺1份，固化劑，攪 拌混合，制得粘合劑；
[0063] 混合：將活化的碳纖維與粘結(jié)劑以1:1的重量比例混合，攪拌均勻，得到碳纖維漿 料；
[0064] 按照配方配制鍍鎳液：硫酸鎳25g/L，次亞磷酸鈉15g/L，氯化銨30g/L，乳酸IOg/ L，十二烷基硫酸鈉0. 002,用氨水將PH調(diào)節(jié)至9. 2-9. 6 ;
[0065] 鍍鎳：將碳纖維漿料噴涂在絕緣紙上，等快干時，將其放入鍍鎳液中，在85°C下鍍 鎳40min，之后干燥。
[0066] 實施例3
[0067] 新型碳纖維發(fā)熱膜：
[0068] 活化碳纖維：將碳纖維在150°C的空氣氣氛中氧化4h ;得到活化的碳纖維；
[0069] 配粘合劑：按重量計，取環(huán)氧樹脂5份，輕質(zhì)碳酸鈣3份，乙二胺0. 5份，固化劑，攪 拌混合，制得粘合劑；
[0070] 混合：將活化的碳纖維與粘結(jié)劑以1:1的重量比例混合，攪拌均勻，得到碳纖維漿 料；
[0071] 按照配方配制鍍鎳液：硫酸鎳25g/L，次亞磷酸鈉20g/L，醋酸鈉3g/L，苯亞硫酸鈉 0.028/1，且其卩!1為4.6-4.8;
[0072] 鍍鎳：將碳纖維漿料噴涂在絕緣紙上，等快干時，將其放入鍍鎳液中，在70°C下鍍 鎳40min，之后干燥。
[0073] 實施例4
[0074] 新型碳纖維發(fā)熱膜：
[0075] 活化碳纖維：將碳纖維在250°C的空氣氣氛中氧化2h ;得到活化的碳纖維；
[0076] 配粘合劑：按重量計，取環(huán)氧樹脂15份，輕質(zhì)碳酸鈣9份，鄰苯二甲酸二丁酯5. 24 份，乙二胺1份，固化劑，攪拌混合，制得粘合劑；
[0077] 混合：將活化的碳纖維與粘結(jié)劑以1:1的重量比例混合，攪拌均勻，得到碳纖維漿