一種基于碳納米管膜的電熱織物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能紡織品技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于碳納米管膜的電熱織物。
【背景技術(shù)】
[0002]近來(lái)，席卷歐亞多國(guó)的強(qiáng)冷空氣中，部分地區(qū)出現(xiàn)百年來(lái)的最低溫，面對(duì)日愈嚴(yán)重的冬季寒冷情況和邊防地區(qū)嚴(yán)寒工作環(huán)境，對(duì)于軍用而言，傳統(tǒng)的冬季出警服比較笨重，發(fā)熱效率低，不滿足電熱服的需求要求，嚴(yán)重影響寒冷環(huán)境中公安干警的工作行動(dòng)。對(duì)于民用而言，市場(chǎng)上的電熱服普及率低，安全隱患多，科技含量低，真假難辨。集功能性與服用性為一體，方便戶外工作者和行軍作戰(zhàn)，又發(fā)熱保暖的電熱服裝需求緊迫。傳統(tǒng)的發(fā)熱材料可分為金屬或鍍金屬發(fā)熱材料(金屬絲或金屬片)、電熱膜(碳基油墨與涂層)材料、碳纖維發(fā)熱材料，但金屬電熱絲易斷、電熱膜手感硬、碳纖維發(fā)熱材料溫度分布不均勻、發(fā)熱材料的安全性低等問(wèn)題尚未得到很好解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于碳納米管膜的電熱織物，使電熱織物具有發(fā)熱穩(wěn)定、溫度均勻、安全舒適、輕便易攜等特點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種基于碳納米管膜的電熱織物，包括發(fā)熱層、織物保護(hù)層和粘合層，所述發(fā)熱層上下兩面均通過(guò)所述粘合層與織物保護(hù)層粘合；所述發(fā)熱層為碳納米管膜。
[0005]所述碳納米管膜中碳管直徑為10nm-50nm，薄膜厚度為10 μ m_50 μ m，孔隙率為45% -75%，拉伸強(qiáng)度為 200MPa-500MPa，面電阻為 1.0 Ω / □ -5.0 Ω / 口。
[0006]所述碳納米管膜排布方式為條狀平行排列、“之”字狀排列或單片式排列。
[0007]所述碳納米管膜為多孔結(jié)構(gòu)。
[0008]所述織物保護(hù)層為天然纖維或合成纖維中的一種或幾種的混紡織物。
[0009]所述粘結(jié)層為聚氨酯、熱塑性材料或聚合物纖維網(wǎng)。
[0010]所述碳納米管膜的兩側(cè)還裝配有柔性電極片，并通過(guò)導(dǎo)電膠將兩側(cè)的柔性電極片相連，構(gòu)成正負(fù)極。
[0011]有益效果
[0012]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0013]本發(fā)明采用高導(dǎo)通性碳納米管膜為電熱層所得到電熱織物，柔性輕薄，發(fā)熱面積大，熱轉(zhuǎn)化率高，電能消耗低，克服傳統(tǒng)發(fā)熱材料存在的金屬電熱絲易斷、電熱膜手感硬、發(fā)熱材料溫度分布不均勻等問(wèn)題。碳納米管膜作為發(fā)熱層，不會(huì)像發(fā)熱材料一樣將電阻和電壓降集中在纖維之間的接觸點(diǎn)，有利于發(fā)熱均勻，減小振動(dòng)與噪音。碳納米管膜的整體性和高熔點(diǎn)，使得其絕緣要求低，安全性能好，局部的短路或斷路并不影響織物整體的導(dǎo)電性。本發(fā)明可通過(guò)調(diào)整發(fā)熱層的發(fā)熱面積或增大電源供給來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)熱要求，適應(yīng)范圍廣，是用于軍用服裝和在極寒條件下工作的工人服裝的理想材料。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明連接電路時(shí)的電路圖；
[0016]圖3是單片式排列的碳納米管膜的示意圖；
[0017]圖4是條狀平行排列的碳納米管膜的示意圖；
[0018]圖5是之字形排列的碳納米管膜的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種基于碳納米管膜的電熱織物，如圖1所示，包括發(fā)熱層1、織物保護(hù)層2和粘合層3，所述發(fā)熱層I上下兩面均通過(guò)所述粘合層3與織物保護(hù)層2粘合；所述發(fā)熱層I為碳納米管膜。
[0021]如圖2所示，碳納米管膜的兩側(cè)裝配柔性電極片4，并通過(guò)導(dǎo)電膠將兩者相連，構(gòu)成正負(fù)極。電極片4與導(dǎo)線和控制器5相連。所述控制器5設(shè)有指示加熱狀態(tài)的LED指示燈、監(jiān)控發(fā)熱層溫度的控溫裝置、溫敏開(kāi)關(guān)和電池，防止低溫或高溫燙傷?？刂破魃显O(shè)有兩個(gè)溫度調(diào)節(jié)檔位，電池可采用干電池，鋰電池以及超級(jí)電容器等儲(chǔ)能裝置，供電電壓為3V-12V。
[0022]由此可見(jiàn)，本發(fā)明采用高導(dǎo)通性碳納米管膜為電熱層，并且與織物進(jìn)行復(fù)合，所得到輕薄型電熱織物，具有發(fā)熱面積大，能有效提高熱轉(zhuǎn)化率，降低電能消耗的優(yōu)勢(shì)，且柔性輕薄，可直接進(jìn)行裁剪縫制，發(fā)熱均勻、安全性高，是用于軍用服裝和在極寒條件下工作的工人服裝的理想材料，穿著舒適，功能性強(qiáng)，具有廣泛的市場(chǎng)前景。此外，以高強(qiáng)度碳納米管膜為基礎(chǔ)的電熱保暖服還具有遠(yuǎn)紅外輔助理療保健作用，前景廣闊，利于產(chǎn)業(yè)化。
[0023]下面以4個(gè)具體的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0024]實(shí)施例1柔性輕薄電熱棉織物
[0025]在本實(shí)施例中，采用蘇州捷迪納米科技有限公司制備的立式浮動(dòng)催化工藝制備的碳納米管膜。碳納米管膜厚度20微米，強(qiáng)度200兆帕，導(dǎo)電性500S/cm，如圖3所示?？椢锉Ｗo(hù)層采用純棉的機(jī)織物，具有吸濕性好、耐堿性好等特點(diǎn)。粘合層采用熱塑性材料PE薄膜，熔點(diǎn)為100-110°C，通過(guò)熱壓方法進(jìn)行將發(fā)熱層與織物保護(hù)層進(jìn)行粘合(如圖1所示)。熱壓機(jī)器采用硫化機(jī)，其上下底板溫度均設(shè)置為110°C，壓強(qiáng)3兆帕，預(yù)熱時(shí)間I分鐘，熱壓時(shí)間為I分鐘。熱壓結(jié)束后，置于50°C的硫化機(jī)上冷壓2分鐘。選擇碳納米管膜的兩側(cè)裝配柔性電極片，并通過(guò)導(dǎo)電膠將兩者相連，構(gòu)成正負(fù)極。電極片與導(dǎo)線和控制器相連。所述控制器設(shè)有指示加熱狀態(tài)的LED指示燈、監(jiān)控發(fā)熱層溫度的控溫裝置、溫敏開(kāi)關(guān)和電池，電路連接示意圖如圖2所示。
[0026]20mmX20mm的柔性輕薄電熱復(fù)合織物，在2.4W功率下30秒內(nèi)溫度可上升到37-47 °C ；30mmX 30mm的柔性輕薄電熱復(fù)合織物，在3.2W功率下30秒內(nèi)溫度可上升到45-55°C。可通過(guò)調(diào)整樣品發(fā)熱面積或增大電源供給來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)熱要求。
[0027]實(shí)施例2防水透氣滌綸電熱織物
[0028]在本實(shí)施例中，發(fā)熱層采用條狀平行排列的碳納米管膜，如圖4所示，在條狀碳納米管膜兩側(cè)裝配柔性電極片，通過(guò)導(dǎo)電膠將電極片和碳納米管膜相連，構(gòu)成正負(fù)極?？椢锉Ｗo(hù)層采用滌綸織物，其彈性模量為60-80cN/dteX，熔點(diǎn)為240-250°C。粘合層采用防水透氣的PU，通過(guò)刷涂的方式直接將發(fā)熱層和織物保護(hù)層粘結(jié)固定，并在復(fù)合壓力為5兆帕，復(fù)合溫度為30°C時(shí)，對(duì)復(fù)合織物進(jìn)行壓實(shí)處理，使其均勻粘合。粘合結(jié)束后，置于通風(fēng)櫥中靜置24小時(shí)后，將柔性電極片與導(dǎo)線和控制器相連。所述控制器設(shè)有指示加熱狀態(tài)的LED指示燈、監(jiān)控發(fā)熱層溫度的控溫裝置、溫敏開(kāi)關(guān)和電池，防止低溫或高溫燙傷。控制器上設(shè)有兩個(gè)溫度調(diào)節(jié)檔位。
[0029]對(duì)復(fù)合織物的測(cè)試顯示，當(dāng)條狀碳納米管膜長(zhǎng)為20mm，寬為5mm，平行排布時(shí)間距為3mm。20mmX32mm樣品2.8W功率下30秒內(nèi)平均溫度可上升到30_45°C;當(dāng)條狀碳納米管膜長(zhǎng)為30mm，寬為5mm，平行排布時(shí)間距為3mm，30mmX 48mm樣品3.1W功率下30秒內(nèi)溫度可上升到50°C -55°C。可通過(guò)調(diào)整樣品發(fā)熱面積或增大電源供給來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)熱要求。
[0030]實(shí)施例3耐刮擦電熱織物
[0031 ] 在本實(shí)施例中，發(fā)熱層采用單片式排列的碳納米管膜，如圖3所示。保護(hù)層采用高密的錦綸機(jī)織物作為織物保護(hù)層，錦綸是羽絨服、登山服衣料的常用面料，密度小，織物輕，彈性好，耐疲勞破壞。通過(guò)PU涂層的方式將織物保護(hù)層與發(fā)熱層進(jìn)行粘合。并在復(fù)合壓力為6兆帕，復(fù)合溫度為30°C時(shí)，對(duì)復(fù)合織物進(jìn)行壓實(shí)處理，使其均勻粘合。粘合結(jié)束后，置于通風(fēng)櫥中靜置24小時(shí)。選擇碳納米管膜的兩側(cè)裝配柔性電極片，并通過(guò)導(dǎo)電膠將兩者相連，構(gòu)成正負(fù)極。電極片與導(dǎo)線和控制器相連，所述控制器設(shè)有指示加熱狀態(tài)的LED指示燈、監(jiān)控發(fā)熱層溫度的控溫裝置、溫敏開(kāi)關(guān)和電池，防止低溫或高溫燙傷?？刂破魃显O(shè)有兩個(gè)溫度調(diào)節(jié)檔位。
[0032]對(duì)該柔性輕薄電熱復(fù)合織物的測(cè)試顯示，20mmX 20mm樣品在2.8W功率下，溫度可上升到38-45°C ;30mmX30mm樣品在4.0W功率下，溫度可上升到43°C-51°C。可通過(guò)調(diào)整樣品發(fā)熱面積或增大電源供給來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的發(fā)熱要求。
[0033]實(shí)施例4輕薄型滌綸電熱織物
[0034]在本實(shí)施例中，發(fā)熱層采用之字型排布的碳納米管膜，如圖5所示，在之字型發(fā)熱層兩端裝配柔性電極片，通過(guò)導(dǎo)電膠將電極片和碳納米管膜相連，構(gòu)成正負(fù)極。采用低密度的滌綸織物作為織物保護(hù)層，將非織造低熔點(diǎn)PET纖維網(wǎng)作為粘合網(wǎng)，熔點(diǎn)為120-135°C。通過(guò)熱壓方式進(jìn)行網(wǎng)狀粘合，熱壓機(jī)器采用硫化機(jī)，其上下底板溫度均設(shè)置為125°C，壓強(qiáng)2兆帕，預(yù)熱時(shí)間I分鐘，熱壓時(shí)間為I分鐘。熱壓結(jié)束后，置于50°C的硫化機(jī)上冷壓2分鐘。
[0035]熱壓結(jié)束后，將發(fā)熱層兩端的電極片與控制器相連。所述控制器設(shè)有指示加熱狀態(tài)的LED指示燈、監(jiān)控發(fā)熱層溫度的控溫裝置、溫敏開(kāi)關(guān)和電池，防止低溫或高溫燙傷?？刂破魃显O(shè)有兩個(gè)溫度調(diào)節(jié)檔位。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于碳納米管膜的電熱織物，包括發(fā)熱層(I)、織物保護(hù)層(2)和粘合層(3)，其特征在于，所述發(fā)熱層(I)上下兩面均通過(guò)所述粘合層(3)與織物保護(hù)層(2)粘合；所述發(fā)熱層(I)為碳納米管膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碳納米管膜的電熱織物，其特征在于，所述碳納米管膜中碳管直徑為10nm-50nm，薄膜厚度為10 μ m_50 μ m，孔隙率為45 % -75 %，拉伸強(qiáng)度為200MPa_500MPa，面電阻為 1.0 Ω / □ -5.0 Ω / 口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碳納米管膜的電熱織物，其特征在于，所述碳納米管膜排布方式為條狀平行排列、“之”字狀排列或單片式排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碳納米管膜的電熱織物，其特征在于，所述碳納米管膜為多孔結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碳納米管膜的電熱織物，其特征在于，所述織物保護(hù)層(2)為天然纖維或合成纖維中的一種或幾種的混紡織物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碳納米管膜的電熱織物，其特征在于，所述粘結(jié)層(3)為聚氨酯、熱塑性材料或聚合物纖維網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碳納米管膜的電熱織物，其特征在于，所述碳納米管膜的兩側(cè)還裝配有柔性電極片(4)，并通過(guò)導(dǎo)電膠將兩側(cè)的柔性電極片(4)相連，構(gòu)成正負(fù)極。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于碳納米管膜的電熱織物，包括發(fā)熱層、織物保護(hù)層和粘合層，所述發(fā)熱層上下兩面均通過(guò)所述粘合層與織物保護(hù)層粘合；所述發(fā)熱層為碳納米管膜。本發(fā)明使電熱織物具有發(fā)熱穩(wěn)定、溫度均勻、安全舒適、輕便易攜等特點(diǎn)。
【IPC分類】B32B9-00, H05B3-34, B32B7-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104589714
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510020540
【發(fā)明人】許福軍, 張琳婕, 謝惺, 邱夷平
【申請(qǐng)人】東華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月15日