[發明專利]一種低電壓驅動導熱膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201710041563.9
• 申請日: 2017-01-20
• 公開（公告）號: CN106750824A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 蔣旭;田瑞雪;陳華星
• 申請（專利權）人: 江蘇先豐納米材料科技有限公司
• 主分類號: C08L23/06
• 分類號: C08L23/06;C08L91/06;C08L63/00;C08K7/24;C08K5/12;B29C69/02;B29C47/92;B29C43/24;B29C43/58;B29L7/00
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司32112
• 代理人: 李建芳

技術領域

本發明涉及一種低電壓驅動導熱膜及其制備方法，屬于發熱材料技術領域。

背景技術

電加熱是目前市場上常用的加熱手段，主要是利用電流流過導體的焦耳效應產生的熱能對物料進行的加熱，電加熱一般需要220V電壓驅動，因此對使用環境要求較高，難以實現加熱的可移動性。遠紅外散熱近年來在供暖領域逐漸引起重視，與傳統的電阻加熱相比，遠紅外加熱具有電熱轉化率高、加熱速度快、散熱面積廣等優點，是一種節能、環保、健康的散熱方式。碳納米管具有超強的長度直徑比，韌性高，導電、導熱性極強、遠紅外性能突出，因而被作為一種優良的散熱材料，可用于加熱、供暖等領域。用于加熱的碳納米管主要以碳納米管紙或者薄膜的方式形式存在。

目前制備碳納米管薄膜的方法有化學氣相沉積法、碳納米管陣列拉膜法、抽濾法等，這些方法對設備要求較高且產率低，極大的限制了碳納米管在散熱領域的應用，現有的碳納米管薄膜還存在驅動電壓高的缺陷。如何開發一種可大規模制備且使用電壓較低的碳納米管薄膜是目前急需解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術中碳納米管薄膜制備存在的成本高、生產效率低、無法大規模生產和驅動電壓高等缺陷，本發明提供一種低電壓驅動導熱膜及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

一種低電壓驅動導熱膜，包括樹脂基體和均勻分散在樹脂基體內的碳納米管。

本申請低電壓驅動導熱膜用5V電壓即可驅動。

為了保證發熱效果，同時滿足日常需求，低電壓驅動導熱膜的厚度為50-100μm；低電壓驅動導熱膜的膜驅動電壓為5V以上。

為了方便移動使用，同時保證導熱效果，低電壓驅動導熱膜的膜驅動電壓為10-12V。

上述低電壓驅動導熱膜的原料組分包括：0-0.5份助劑，2.5-9份樹脂和1-7份碳納米管，所述份數為重量份數；其中助劑為白油、PE蠟、鄰苯二甲酸酯、木質素磺酸鈉或環氧酯中的至少一種；樹脂為聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、低密度聚乙烯等樹脂的粒料或粉末至少一種，優選低密度聚乙烯粉末。

本申請各原料組分及其用量的選擇，主要考慮到導熱膜的發熱效果和成膜性等特性，本申請的碳納米管可以是單壁、雙壁或多壁；本申請通過對各原料組分及其用量的選擇，實現了導熱膜的大規模生產，且所得膜在較低的電壓下即可驅動。本申請的樹脂優選粉末料。

為了進一步提高制備時的可控性，保證碳納米管分布的均勻性，助劑為質量比為(1-2)：(1-2)：1的白油、PE蠟和鄰苯二甲酸酯中的混合物。

申請人經研究發現，當碳納米管的用量為7份以上時，只有使用LDPE粉末才可以成膜，PP粉末、PE粉末均不能成膜。

上述低電壓驅動導熱膜的制備方法，將所有原料在高混機中混合均勻，加入到雙螺桿擠出機中擠出、壓延成導熱膜。

在現有的導熱膜制備中，由于碳納米管的使用，都在采用化學氣相沉積法、碳納米管陣列拉膜法、抽濾法等比較復雜的工藝，這些方法不僅對設備要求較高且產率低，無法實現大規模的生產，本發明制備的碳納米管薄膜則結合了樹脂成膜的技術，利用碳納米管遠紅外的性質，制備的碳納米管膜，發熱速度快，驅動電壓低，解決了碳納米管大規模制備的難題，與傳統的電加熱原料相比，驅動電壓低，因而對使用環境要求低，可實現移動加熱，具有一定的商業價值。

為了進一步提高碳納米管的分散性和有序性，上述原料的混合包括順序相接的如下步驟：

(1)將白油和鄰苯二甲酸二丁酯加入碳納米管和樹脂的混合物中，在高混機中以50±5r/min的速度攪拌5-10分鐘，之后以100±5r/min的速度攪拌10-20分鐘；

(2)將PE蠟和環氧酯先用高混機以50±5r/min的速度攪拌5-10分鐘，再以100±5r/min的速度攪拌10-20分鐘，之后將所得物料加入步驟(1)所得的物料中，用高混機以120±5r/min的速度攪拌10-15分鐘，再以230±5r/min的速度攪拌15-30分鐘；

(3)將木質磺酸鈉加入步驟(2)所得的物料中，用高混機以200±5r/min的速度攪拌10-15分鐘，之后以300±5r/min的速度攪拌15-30分鐘；

其中，白油、PE蠟、鄰苯二甲酸酯、木質素磺酸鈉和環氧酯的質量比為(1-2)：(1-2)：1：(0-1)：(0-1)。

通過上述方法混勻與將所有物料直接混合相比，樹脂的拉伸強度提高5％、阻燃性能提高7％。