專利名稱：一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電發(fā)熱紙，具體涉及一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，遠(yuǎn)紅外電熱產(chǎn)品迅速發(fā)展，但是，其制成的工業(yè)化成品中存在著較多的缺陷，主要表現(xiàn)在發(fā)熱材料的表面發(fā)熱不均勻，溫差過大，發(fā)熱性能不穩(wěn)定，使用壽命較低， 電熱材料成品表面泄露電流過大，這些缺陷使得產(chǎn)品質(zhì)量飽受消費(fèi)者質(zhì)疑，同時(shí)也帶來了極大的安全隱患。一種現(xiàn)有技術(shù)的利用聚丙烯腈增強(qiáng)碳纖維作為紅外熱源的紅外線發(fā)熱紙，以空心紙漿為基體，再加入一定量的并帶有紅外保護(hù)膜的短碳纖維充分混勻后制成，紅外化保護(hù)膜由一定量的遠(yuǎn)紅外輻射劑、遠(yuǎn)紅外穩(wěn)定劑、防腐劑、隔離劑、阻燃劑、波段調(diào)整劑經(jīng)加工而成。該現(xiàn)有技術(shù)未對(duì)碳纖維進(jìn)行碳化處理、水相處理、親水性處理，導(dǎo)電性差，發(fā)熱面積小， 電磁輻射也較大，電流密度較大。鑒于上述問題，本發(fā)明公開了一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙及其制備方法。 其具有如下文所述之技術(shù)特征，以解決現(xiàn)有的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙及其制備方法，它能解決現(xiàn)有電熱材料表面發(fā)熱不均勻，溫差過大，發(fā)熱性能不穩(wěn)定，使用壽命較低，成品表面泄露電流過大等問題，用于制作平面發(fā)熱的電熱原件。本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，包括
原漿板，所述的原漿板的重量占所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的 85%-94% ；所述的原漿板是植物纖維紙漿，且纖維長(zhǎng)度在2. 56mm-4. 08mm之間，纖維直徑在 40. 9μπι-54· 9μπι 之間。碳纖維，所述的碳纖維的重量占所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的 4%-10% ；所述的碳纖維由碳纖維原材料及碳納米管纖維原材料構(gòu)成，且所述的碳纖維原材料及碳納米管纖維原材料的重量比范圍為4-8:1。納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉，所述的納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉的重量占所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的1%_3% ；所述的納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉是由納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉氣流粉碎而成的，且所述的納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉的重量比為1:1。擴(kuò)散劑，所述的擴(kuò)散劑是聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺組合而成的，且聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺的重量比是1:1。上述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其中，所述的碳纖維原材料是浙青樹脂系碳纖維或人造絲系碳纖維。
上述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其中，所述的碳纖維原材料是聚丙烯腈系碳纖維；且所述的聚丙烯腈系碳纖維長(zhǎng)度范圍分別為2mm-5mm及5mm-8mm，所述的聚丙烯腈系碳纖維的直徑范圍為4 μ m-10 μ m。上述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其中，所述的長(zhǎng)度為2mm-5mm的聚丙烯腈系碳纖維與長(zhǎng)度為5mm-8mm的聚丙烯腈系碳纖維的重量比范圍為1. 5-2:1。上述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其中，所述的碳納米管纖維是多壁碳納米管纖維或單壁碳納米管纖維或雙壁碳納米管纖維；且所述的碳納米管纖維的長(zhǎng)度范圍是 5 μ m-15 μ m。上述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其中，所述的碳納米管纖維的直徑范圍為 10nm_20nmo上述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的制備方法，其中，該方法至少包括以下步驟
步驟1，將所述的原漿板放入水中浸泡10分鐘-15分鐘，然后加入打漿機(jī)中，原槳板經(jīng)浸泡使植物纖維吸水潤(rùn)脹，對(duì)其形成的紙漿進(jìn)行打漿；對(duì)紙漿打漿時(shí)間在60分鐘-120分鐘之間。步驟2，制備所述的碳纖維。步驟2. 1，取直徑4 μ m-10 μ m,長(zhǎng)度為2mm-5mm的聚丙烯腈碳纖維與長(zhǎng)度5mm-8mm 的聚丙烯腈碳纖維按照重量比1. 5-2:1的比例，通過高壓氣流進(jìn)行混合。步驟2. 2，將所述的步驟2. 1中混合后的聚丙烯腈碳纖維與所述的碳納米管纖維按4-8:1的重量比例進(jìn)行高壓氣流混合。步驟2. 3，將所述的步驟2. 2中的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物進(jìn)行碳化處理，形成亂層石墨結(jié)構(gòu)；所述的碳化處理的溫度范圍為700°C -1500°C，微波功率范圍為500W-1000W，熱處理時(shí)間范圍為10分鐘-30分鐘。步驟2. 4，將所述的步驟2. 3中獲得的經(jīng)碳化處理的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物通過硝酸溶液進(jìn)行親水性處理；所述的硝酸溶液的濃度為60%-75%。步驟2. 5，將所述的步驟2. 4中獲得的經(jīng)親水性處理的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物進(jìn)行沖洗，并在100°c -120°C的溫度下烘焙，直至水分完全蒸發(fā)，形成碳纖維。步驟3，對(duì)所述的步驟2中制備的碳纖維進(jìn)行水相處理。步驟3. 1，將所述的聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺倒入裝有潔凈水的攪拌機(jī)中，其聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺的重量范圍為總重量的1%_4%，溶液的濃度范圍為
2%-8%o步驟3. 2，啟動(dòng)攪拌機(jī)，對(duì)所述的步驟3. 1中獲得的溶液進(jìn)行溶解，直至完全溶解。步驟3. 3，將所述的步驟2中制備的碳纖維加入攪拌機(jī)內(nèi)的溶液中，并進(jìn)行攪拌處理，攪拌機(jī)的工作速度范圍為300-600r/min。步驟3. 4，對(duì)所述的步驟3. 3中的溶液攪拌15分鐘-20分鐘后，停止攪拌。步驟3. 5，使所述的步驟2中制備的碳纖維在聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺的混合溶液中浸漬，浸漬30分鐘-60分鐘后得到水相分散的碳纖維溶液。步驟4，將所述的納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉按照1:1的重量比例氣流粉碎而成納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉。步驟5，將所述的步驟3中獲得的經(jīng)水相處理的碳纖維及步驟4中獲得的納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉加入步驟1中獲得的紙漿中，繼續(xù)打漿制成混合漿料，打漿時(shí)間在30分鐘-60 分鐘之間。步驟6，對(duì)步驟5中打漿完成后的混合漿料進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)的時(shí)間在60分鐘-120 分鐘之間；均質(zhì)機(jī)的工作速度為1500-3000r/min。步驟7，在均質(zhì)過程中不斷提取所述的步驟6中的混合漿料并抄造成紙，多次測(cè)量其電阻大小，且多次測(cè)量的電阻大小的誤差在洲士 10%之間。步驟8，將步驟7中獲得的電阻誤差在m士 10%之間的均質(zhì)后的混合漿料通過濕法造紙的方法抄造成紙，獲得遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙。上述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的操作方法，其中，所述的步驟2. 4中，所述的親水性處理時(shí)的溫度范圍為50°C -90°C，親水性處理的時(shí)間范圍是30分鐘-125分鐘。本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙及其制備方法由于采用了上述方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1、本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的發(fā)熱體的表面積大，其整個(gè)面都是發(fā)熱面和散熱面，因而發(fā)熱均勻，且表面溫度可達(dá)50°C -60°C，熱量易于傳遞、疏散，熱輻射性好。2、本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的發(fā)熱體的熱轉(zhuǎn)換效率高，熱效率理論值高達(dá)99. 99%，在實(shí)際應(yīng)用中一般可達(dá)97%，比傳統(tǒng)材料節(jié)能15%-30%，是一種先進(jìn)的節(jié)能材料。3、本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的熱量傳遞主要以遠(yuǎn)紅外輻射為主， 而且還釋放出8 μ m-18 μ m的遠(yuǎn)紅外線光波，活化人體內(nèi)水分子，提高血液含氧量，增強(qiáng)細(xì)胞活力，改善人體微循環(huán)，促進(jìn)新陳代謝。4、本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的發(fā)熱體中碳纖維的無量綱的磁阻和磁場(chǎng)在勞倫茲力的作用下，其積蓄的正、負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)和磁阻相互抵消，電磁輻射幾乎為零。5、本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙使用安全，在一般電壓(220V)下整個(gè)面都是電子通路，電流密度極小，對(duì)人體毫無傷害。以下，將通過具體的實(shí)施例做進(jìn)一步的說明，然而實(shí)施例僅是本發(fā)明可選實(shí)施方式的舉例，其所公開的特征僅用于說明及闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。


為了更好的理解本發(fā)明，可參照本說明書援引的以供參考的附圖，附圖中 圖1是本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的制備方法的方法流程圖。圖2是本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的制備方法的步驟2的分步驟流程圖。圖3是本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的制備方法的步驟3的分步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求和發(fā)明內(nèi)容所公開的內(nèi)容，本發(fā)明的技術(shù)方案具體如下所述。本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙包括原漿板、碳纖維、納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉以及擴(kuò)散劑。原漿板的重量占遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的85%_94% ；原漿板采用植物纖維紙漿，如針葉樹漂白紙漿或未漂白針葉木漿。其中尤以針葉木漿為最佳，這是因?yàn)獒樔~木纖維較長(zhǎng)，一般長(zhǎng)度在2. 56mm-4. 08mm之間，直徑在40. 9 μ 9 μ m之間，其長(zhǎng)寬比多在70倍以下并且其組織結(jié)構(gòu)較其它種類木漿更緊密，有利于植物纖維與碳纖維之間的纏絡(luò)能非常有效的搭建和形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。碳纖維的重量占遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的4%_10% ；碳纖維由碳纖維原材料及碳納米管纖維原材料構(gòu)成，且碳纖維原材料及碳納米管纖維原材料的重量比范圍為4-8:1。碳纖維原材料可采用浙青樹脂系碳纖維或人造絲系碳纖維或聚丙烯腈系碳纖維中的任意一種，優(yōu)選機(jī)械強(qiáng)度高的聚丙烯腈系碳纖維。且聚丙烯腈系碳纖維長(zhǎng)度范圍分別為2mm-5mm及5mm-8mm，聚丙烯腈系碳纖維的直徑范圍為4 μ m-10 μ m。長(zhǎng)度為2mm-5mm的聚丙烯腈系碳纖維與長(zhǎng)度為5mm-8mm的聚丙烯腈系碳纖維的重量比范圍為1. 5-2:1。碳納米管纖維可采用多壁碳納米管纖維或單壁碳納米管纖維或雙壁碳納米管纖維；且碳納米管纖維的長(zhǎng)度范圍是5 μ m-15 μ m。碳納米管纖維的直徑范圍為10nm-20nm。納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉的重量占遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的1%_3% ； 納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉是由納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉氣流粉碎而成的，且納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉的重量比為1:1。擴(kuò)散劑可采用聚氧化乙烯、陰離子聚丙烯酰胺或聚氨酯分散劑中的一種或幾種組合而成，其中尤以聚氧化乙烯和陰離子聚丙烯酰胺按重量比為1:1混合而成的擴(kuò)散劑為最佳。因?yàn)樘祭w維具有疏水性，經(jīng)過親水性處理后的碳纖維與紙漿溶液混合時(shí)，碳纖維表面的亂層石墨結(jié)構(gòu)有溝槽和明顯的裂痕，且表面粗糙，在混合均質(zhì)過程中，碳纖維與植物纖維間摩擦力較大而難以離散成單根纖維，而形成絮團(tuán)。采用聚氧化乙烯和陰離子聚丙烯酰胺分散劑對(duì)其進(jìn)行分散，能使碳纖維在漿料中均勻分散，使得抄造的碳纖維紙強(qiáng)度提高，發(fā)熱均勻。請(qǐng)參見附圖1、附圖2及附圖3所示，本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的制備方法，該方法以原漿板、碳纖維、納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉及擴(kuò)散劑為原料，通過濕法造紙工藝制成遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙。該方法至少包括以下步驟
步驟1，將原漿板放入水中浸泡10分鐘-15分鐘，然后加入打漿機(jī)中，原槳板經(jīng)浸泡使植物纖維吸水潤(rùn)脹，對(duì)其形成的紙漿進(jìn)行打漿；對(duì)紙漿打漿時(shí)間在60分鐘-120分鐘之間。步驟2，制備碳纖維。步驟2. 1，取直徑4 μ m-10 μ m,長(zhǎng)度為2mm-5mm的聚丙烯腈碳纖維與長(zhǎng)度5mm-8mm 的聚丙烯腈碳纖維按照重量比1. 5-2:1的比例，通過高壓氣流進(jìn)行混合。步驟2. 2，將步驟2. 1中混合后的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維按4-8:1的重量比例進(jìn)行高壓氣流混合。步驟2. 3，將步驟2. 2中的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物進(jìn)行碳化處理，形成亂層石墨結(jié)構(gòu)；碳化處理的溫度范圍為700°C -1500°C，微波功率范圍為 500W-1000W，熱處理時(shí)間范圍為10分鐘-30分鐘。在上述碳化處理中，700°C為碳化的敏感溫度，700°C以上的碳化溫度能使得碳纖維六角碳網(wǎng)平面得到迅速發(fā)展，并生成亂層石墨結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)表明經(jīng)過此工藝處理后的碳纖維具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。步驟2. 4，將步驟2. 3中獲得的經(jīng)碳化處理的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物通過硝酸溶液進(jìn)行親水性處理；硝酸溶液的濃度為60%_75%，處理時(shí)采用的溫度為 500C -90°C，處理時(shí)間在30分鐘-125分鐘之間。步驟2. 5，將步驟2. 4中獲得的經(jīng)親水性處理的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物進(jìn)行沖洗，并在100°c -120°C的溫度下烘焙，直至水分完全蒸發(fā)，形成碳纖維。步驟3，對(duì)步驟2中制備的碳纖維進(jìn)行水相處理。步驟3. 1，將聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺倒入裝有潔凈水的攪拌機(jī)中，其聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺的重量范圍為總重量的1%_4%，溶液的濃度范圍為2%-8%。步驟3. 2，啟動(dòng)攪拌機(jī)，對(duì)步驟3. 1中獲得的溶液進(jìn)行溶解，直至完全溶解。步驟3. 3，將步驟2中制備的碳纖維加入攪拌機(jī)內(nèi)的溶液中，并進(jìn)行攪拌處理，攪拌機(jī)的工作速度范圍為300-600r/min。步驟3. 4，對(duì)步驟3. 3中的溶液攪拌15分鐘-20分鐘后，停止攪拌。步驟3. 5，使步驟2中制備的碳纖維在聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺的混合溶液中浸漬，浸漬30分鐘-60分鐘后得到水相分散的碳纖維溶液。步驟4，將納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉按照1:1的重量比例氣流粉碎而成納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉。步驟5，將步驟3中獲得的經(jīng)水相處理的碳纖維及步驟4中獲得的納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉加入步驟1中獲得的紙漿中，繼續(xù)打漿制成混合漿料，打漿時(shí)間在30分鐘-60分鐘之間?；旌蠞{料的叩解度在20° -35° SR時(shí)即可停止打漿。由于碳纖維是合成纖維，是一種非細(xì)胞結(jié)構(gòu)材料，打漿只能對(duì)齊產(chǎn)生切斷，所以，打漿過程中的混漿時(shí)間不宜過長(zhǎng)，時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致碳纖維被切斷，從而影響其導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的搭建。步驟6，對(duì)步驟5中打漿完成后的混合漿料進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)的時(shí)間在60分鐘-120 分鐘之間；均質(zhì)機(jī)的工作速度為1500-3000r/min。通過均質(zhì)，能使碳纖維均勻的分布在紙漿中。步驟7，在均質(zhì)過程中不斷提取步驟6中的混合漿料并抄造成紙，多次測(cè)量其電阻大小，多次測(cè)量的電阻大小的誤差在2%士 10%之間即得到制備遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的漿料。步驟8，將步驟7中獲得的電阻誤差在m士 10%之間的均質(zhì)后的混合漿料通過現(xiàn)有技術(shù)濕法造紙的方法抄造成紙，獲得遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙。抄紙可以采用小型圓網(wǎng)抄紙機(jī)或長(zhǎng)網(wǎng)抄紙機(jī)。碳纖維導(dǎo)電紙的熱傳遞主要依靠晶格振動(dòng)(聲子和光子)來產(chǎn)生，在電引發(fā)激勵(lì)下，碳纖維導(dǎo)電紙發(fā)熱組件通過晶格振動(dòng)產(chǎn)生熱效應(yīng)，碳纖維導(dǎo)電紙中的原子在一定溫度
8下的振動(dòng)有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的位移，處于高溫位置的原子振幅較大，處于溫度低的原子振幅較小，由高到低的傳輸熱能，直到碳纖維導(dǎo)電紙組件發(fā)熱達(dá)到平衡。晶格振動(dòng)的實(shí)質(zhì)是微觀粒子(分子、原子、離子)的熱運(yùn)動(dòng)，且符合量子力學(xué)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。碳纖維的單色發(fā)射率為0.9 左右，其熱量傳遞主要以熱輻射為主，熱輻射晶格振動(dòng)波可分為聲頻和光頻兩種，在面狀發(fā)熱板實(shí)際使用的中低溫范圍(< 150°C)，光頻格波的能量弱，聲頻晶格振動(dòng)波是熱傳遞的最大能量者。因此，碳纖維的熱傳導(dǎo)和熱輻射性能相當(dāng)好，加上其直徑細(xì)，外表面積相當(dāng)大，熱輻射效率相當(dāng)高。實(shí)施例1
選用直接市購(gòu)的紙漿，紙漿的重量為總重量的94%，將原漿板放入水中浸泡10分鐘，放入打漿機(jī)中對(duì)紙漿打漿，紙漿打漿75分鐘后，加入水相處理后分散的碳纖維溶液和占總重量1%的納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉。碳纖維的重量為總重量的4. 5%，擴(kuò)散劑采用聚氧化乙烯和陰離子聚丙烯酰胺按重量比為1:1混合而成，擴(kuò)散劑混合物的重量為總重量的2%，擴(kuò)散劑溶液濃度為5%，采用上述水相分散即得分散性、均勻性和親水性均佳的碳纖維溶液。繼續(xù)打漿45分鐘，混合漿料叩解度在25° SR即停止打漿。然后對(duì)混合漿料進(jìn)行均質(zhì)后80分鐘， 均質(zhì)速度2500 r/min，均質(zhì)過程中多次提取混合漿料，采用快速紙頁成型器抄造成紙，對(duì)其進(jìn)行電阻測(cè)量，多次測(cè)量電阻誤差在士5%范圍內(nèi)即得到制備遠(yuǎn)紅外低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的漿料。采用濕法造紙制的碳纖維遠(yuǎn)紅外低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙。本方案制得的碳纖維遠(yuǎn)紅外低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的主要技術(shù)指標(biāo)碳纖維遠(yuǎn)紅外低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的電阻率在20-30 Ω ^m,定重為 55-60g/ m2。實(shí)施例2
如實(shí)例1方法相同，紙漿的重量為總重量的89. 5%，碳纖維的重量為總重量的6%，擴(kuò)散劑混合物的重量為總重量的3. 5%，納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉的重量為總重量的1%。本方案制得的碳纖維遠(yuǎn)紅外低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的主要技術(shù)指標(biāo)碳纖維遠(yuǎn)紅外低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的電阻值在400-440 Ω/m2，電阻率在10-20 Ω · cm，定重為55_60g/ m2，可廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)紅外低溫平面發(fā)熱材料。綜上所述，本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的發(fā)熱體的表面積大，其整個(gè)面都是發(fā)熱面和散熱面，因而發(fā)熱均勻，且表面溫度可達(dá)50°C -60°C，熱量易于傳遞、疏散，熱輻射性好；本發(fā)明的發(fā)熱體的熱轉(zhuǎn)換效率高，熱效率理論值高達(dá)99. 99%，在實(shí)際應(yīng)用中一般可達(dá)97%，比傳統(tǒng)材料節(jié)能15%-30%，是一種先進(jìn)的節(jié)能材料；本發(fā)明的熱量傳遞主要以遠(yuǎn)紅外輻射為主，而且還釋放出8 μ m-18 μ m的遠(yuǎn)紅外線光波，活化人體內(nèi)水分子，提高血液含氧量，增強(qiáng)細(xì)胞活力，改善人體微循環(huán)，促進(jìn)新陳代謝；本發(fā)明的發(fā)熱體中碳纖維的無量綱的磁阻和磁場(chǎng)在勞倫茲力的作用下，其積蓄的正、負(fù)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)磁場(chǎng)和磁阻相互抵消，電磁輻射幾乎為零；本發(fā)明使用安全，在一般電壓(220V)下整個(gè)面都是電子通路，電流密度極小，對(duì)人體毫無傷害。上述內(nèi)容為本發(fā)明一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙及其制備方法的具體實(shí)施例的列舉，對(duì)于其中未詳盡描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)理解為采取本領(lǐng)域已有的通用設(shè)備及通用方法來予以實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其特征在于，包括原漿板，所述的原漿板的重量占所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的 85%-94% ；所述的原漿板是植物纖維紙漿，且纖維長(zhǎng)度在2. 56mm-4. 08mm之間，纖維直徑在 40. 9μπι-54· 9μπι之間；碳纖維，所述的碳纖維的重量占所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的 4%-10% ；所述的碳纖維由碳纖維原材料及碳納米管纖維原材料構(gòu)成，且所述的碳纖維原材料及碳納米管纖維原材料的重量比范圍為4-8:1 ；納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉，所述的納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉的重量占所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的總重量的1%_3% ；所述的納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉是由納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉氣流粉碎而成的，且所述的納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉的重量比為1:1 ；以及擴(kuò)散劑，所述的擴(kuò)散劑是聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺組合而成的，且聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺的重量比是1:1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其特征在于所述的碳纖維原材料是浙青樹脂系碳纖維或人造絲系碳纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其特征在于所述的碳纖維原材料是聚丙烯腈系碳纖維；且所述的聚丙烯腈系碳纖維長(zhǎng)度范圍分別為2mm-5mm及 5mm-8mm,所述的聚丙烯腈系碳纖維的直徑范圍為4 μ m-10 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其特征在于所述的長(zhǎng)度為2mm-5mm的聚丙烯腈系碳纖維與長(zhǎng)度為5mm-8mm的聚丙烯腈系碳纖維的重量比范圍為 1. 5-2:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其特征在于所述的碳納米管纖維是多壁碳納米管纖維或單壁碳納米管纖維或雙壁碳納米管纖維；且所述的碳納米管纖維的長(zhǎng)度范圍是5 μ m-15 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙，其特征在于所述的碳納米管纖維的直徑范圍為10nm-20nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的制備方法，其特征在于該方法至少包括以下步驟步驟1，將所述的原漿板放入水中浸泡10分鐘-15分鐘，然后加入打漿機(jī)中，原槳板經(jīng)浸泡使植物纖維吸水潤(rùn)脹，對(duì)其形成的紙漿進(jìn)行打漿；對(duì)紙漿打漿時(shí)間在60分鐘-120分鐘之間；步驟2，制備所述的碳纖維；步驟3，對(duì)所述的步驟2中制備的碳纖維進(jìn)行水相處理；步驟4，將所述的納米遠(yuǎn)紅外粉及負(fù)離子粉按照1:1的重量比例氣流粉碎而成納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉；步驟5，將所述的步驟3中獲得的經(jīng)水相處理的碳纖維及步驟4中獲得的納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉加入步驟1中獲得的紙漿中，繼續(xù)打漿制成混合漿料，打漿時(shí)間在30分鐘-60分鐘之間；步驟6，對(duì)步驟5中打漿完成后的混合漿料進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)的時(shí)間在60分鐘-120分鐘之間；均質(zhì)機(jī)的工作速度為1500-3000r/min ；步驟7，在均質(zhì)過程中不斷提取所述的步驟6中的混合漿料并抄造成紙，多次測(cè)量其電阻大小，且多次測(cè)量的電阻大小的誤差在洲士10%之間；步驟8，將步驟7中獲得的電阻誤差在洲士10%之間的均質(zhì)后的混合漿料通過濕法造紙的方法抄造成紙，獲得遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的操作方法，其特征在于 所述的步驟2中還包括步驟2. 1，取直徑4 μ m-10 μ m,長(zhǎng)度為2mm-5mm的聚丙烯腈碳纖維與長(zhǎng)度5mm-8mm的聚丙烯腈碳纖維按照重量比1. 5-2:1的比例，通過高壓氣流進(jìn)行混合；步驟2. 2，將所述的步驟2. 1中混合后的聚丙烯腈碳纖維與所述的碳納米管纖維按 4-8:1的重量比例進(jìn)行高壓氣流混合；步驟2. 3，將所述的步驟2. 2中的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物進(jìn)行碳化處理，形成亂層石墨結(jié)構(gòu)；所述的碳化處理的溫度范圍為700°C -1500°C，微波功率范圍為 500W-1000W，熱處理時(shí)間范圍為10分鐘-30分鐘；步驟2. 4，將所述的步驟2. 3中獲得的經(jīng)碳化處理的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物通過硝酸溶液進(jìn)行親水性處理；所述的硝酸溶液的濃度為60%-75% ；步驟2. 5，將所述的步驟2. 4中獲得的經(jīng)親水性處理的聚丙烯腈碳纖維與碳納米管纖維的混合物進(jìn)行沖洗，并在100°C _120°C的溫度下烘焙，直至水分完全蒸發(fā)，形成碳纖維。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的操作方法，其特征在于所述的步驟2. 4中，所述的親水性處理時(shí)的溫度范圍為50°C -90°C，親水性處理的時(shí)間范圍是 30分鐘-125分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙的操作方法，其特征在于所述的步驟3中還包括步驟3. 1，將所述的聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺倒入裝有潔凈水的攪拌機(jī)中，其聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺的重量范圍為總重量的1%_4%，溶液的濃度范圍為2%-8% ； 步驟3. 2，啟動(dòng)攪拌機(jī)，對(duì)所述的步驟3. 1中獲得的溶液進(jìn)行溶解，直至完全溶解； 步驟3. 3，將所述的步驟2中制備的碳纖維加入攪拌機(jī)內(nèi)的溶液中，并進(jìn)行攪拌處理， 攪拌機(jī)的工作速度范圍為300-600r/min ；步驟3. 4，對(duì)所述的步驟3. 3中的溶液攪拌15分鐘-20分鐘后，停止攪拌； 步驟3. 5，使所述的步驟2中制備的碳纖維在聚氧化乙烯與陰離子聚丙烯酰胺的混合溶液中浸漬，浸漬30分鐘-60分鐘后得到水相分散的碳纖維溶液。
全文摘要
一種遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙包括原漿板、碳纖維、納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉以及擴(kuò)散劑。本發(fā)明將紙漿打漿后加入經(jīng)過碳化處理、水相處理、親水性處理的碳纖維浸漬，進(jìn)行均質(zhì)并繼續(xù)打漿后將混合漿料取料測(cè)量其電阻，電阻誤差在2%-10%內(nèi)的混合漿料抄造成紙。本發(fā)明制備的遠(yuǎn)紅外碳纖維低溫導(dǎo)電發(fā)熱紙發(fā)熱均勻，熱轉(zhuǎn)換效率高，電磁輻射幾乎為零，使用安全，電流密度極小，且放射的遠(yuǎn)紅外線光波能活化人體內(nèi)水分子，提高血液含氧量，增強(qiáng)細(xì)胞活力，改善人體微循環(huán)，促進(jìn)新陳代謝。
文檔編號(hào)D21H13/50GK102226325SQ20111014700
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者全俊成 申請(qǐng)人:上海熱麗電熱材料有限公司