一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜及制备方法技术

本发明专利技术属于聚酰亚胺电热膜技术领域，涉及一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜及制备方法。其原料包括聚酰亚胺、导电体和表面活性剂，并且所述导电体的长径比大于等于200、长度小于等于100μm，所述表面活性剂对碳纳米管具有良好促进分散作用；其中聚酰亚胺、导电体和表面活性剂的比例为：聚酰亚胺100重量份，导电体0.1重量份～8重量份，表面活性剂比例为0.2重量份～5重量份。提供一种简易高效、适用性广、易于工业化生产的方法来制备高韧高导电聚酰亚胺电热膜的制备方法；所得高韧高导电聚酰亚胺薄膜能够在满足聚酰亚胺薄膜制品对导电性能要求的同时，显著提高其柔韧性能，可大幅拓宽聚酰亚胺薄膜在防除冰、地暖、加热垫和智能可穿戴服饰等电加热领域的应用。戴服饰等电加热领域的应用。戴服饰等电加热领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜及制备方法


[0001]本专利技术属于聚酰亚胺电热膜
，具体涉及一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜及制备方法。

技术介绍

[0002]电热膜是一种通电后能产生热量的薄膜，相比与传统的电热元件，具有面状发热、热效率高、外观可控性强、使用寿命长和安全系数高等特点，因此逐渐受到人们的重视，被越来越多的使用。使用导电填料填充聚合物是制备柔性加热膜材料的常用方式，分散在聚合物基体内部的导电填料之间会形成链状或网状导电通路，为电子的传递提供路径，从而使膜具备导电性能。
[0003]热固性聚酰亚胺树脂是目前耐温等级最高的基体树脂之一，其玻璃化转变温度为250℃，具有较好的介电性能，由于分子中含有苯环结构，其力学性能、耐化学性能及尺寸稳定性也优异，是一种具有发展潜力的树脂基体。目前已有许多研究报告在聚酰亚胺中添加金属材料和碳系材料作为导电填充材料来制备加热膜，其中金属填料具有高的电导率，但金属填料的临界浓度比较高，在50wt％左右，高的添加量不仅影响复合材料的机械性能，还会使材料的密度增加。添加碳系导电填料是制备导电复合材料一种更加有效的方式，专利公开号为CN101698746A的专利公开了一种导电聚酰亚胺薄膜的制备方法，该方法使用金属粉和碳粉作为混合导电填料，填料的总含量为5wt％～50wt％，如此高含量的填料会极大的损伤聚酰亚胺膜的机械性能，尤其是柔韧性。专利公开号为CN103627011A的专利也公开了一种导电聚酰亚胺复合薄膜的制备方法，该方法以氧化石墨烯为导电体，通过原位聚合法制备石墨烯/聚酰亚胺复合溶液，原位聚合的方法适用范围窄，无法针对市面上已有的聚酰亚胺浆料进行加工，此外，石墨烯虽然导电性能较好，但是以石墨烯为导电体制备薄膜的力学性能较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种简单高效、易于工业化生产的方法来制备高韧高导电聚酰亚胺电热膜。所得高韧高导电聚酰亚胺薄膜能够在满足聚酰亚胺薄膜制品对导电性能要求的同时，显著提高其柔韧性能，可大幅拓宽聚酰亚胺薄膜在防除冰、地暖、加热垫和智能可穿戴服饰等电加热领域的应用。
[0005]本专利技术的技术方案：
[0006]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜材料，其原料包括聚酰亚胺、导电体和表面活性剂，并且所述导电体的长径比大于等于200、长度小于等于100μm，所述表面活性剂对碳纳米管具有良好促进分散作用；其中聚酰亚胺、导电体和表面活性剂的比例为：聚酰亚胺100重量份，导电体0.1重量份～8重量份，表面活性剂的比例为0.2重量份～5重量份。
[0007]进一步，所述聚酰亚胺浆料黏度为3000Pa
·
s～6000Pa
·
s。
·
[0008]进一步，若浆料粘度不在范围区间，可通过往浆料中添加溶剂N
‑
甲基吡咯烷酮或者加热使部分溶剂挥发来调节浆料粘度。
[0009]进一步，所述导电体优选长径比大于等于300且长度小于等于30μm的碳纳米管。
[0010]进一步，所述表面活性剂为曲拉通系列表面活性剂，优选曲拉通X
‑
100、曲拉通X
‑
114或曲拉通X
‑
405。
[0011]进一步，导电体和表面活性剂的优选比例为：导电体0.2重量份～3重量份，表面活性剂0.5重量份～1.5重量份。
[0012]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供上述高韧高导电聚酰亚胺电热膜的制备方法，具体为：
[0013]先通过简单地机械搅拌使聚酰亚胺、导电体和表面活性剂共混，再使用超声波材料分仪对浆料进行超声处理，然后在真空搅拌机中通过高速搅拌使各组分均匀混合，最后将共混浆料通过流延制备成薄膜并在一定的条件下干燥固化。
[0014]进一步，所述超声波材料分散仪的超声时间为20min～60min，超声频率为300W～600W。
[0015]进一步，所述真空搅拌的转速为500rpm～2000rpm，搅拌时间为0.5h～2h，真空度小于0.5Kpa。
[0016]进一步，所述干燥的工艺为在60℃～100℃处理30min～120min，固化的工艺为从室温逐渐梯度升温至250℃～300℃，每个温度段等温1h～4h，所有的升温速率均小于等于5℃/min。
[0017]本专利技术至少存在以下优点和有益效果：
[0018](1)本专利技术优选具有高长径比、小尺寸的碳纳米管为导电体，以及一定粘度的聚酰亚胺树脂，通过添加表面活性剂、简单的超声和高速真空搅拌就能实现导电体在树脂中的均匀分散，并制备成电热膜。
[0019](2)本专利技术制备的聚酰亚胺电热膜，能够在保持样品的高导电前提下，使制品的柔韧性显著提高，解决了聚酰亚胺加热膜的一大瓶颈，可极大拓宽其在防除冰、地暖、加热垫和智能可穿戴服饰等电加热等领域的应用。
[0020](3)本专利技术的材料体系组成简单，且在制备过程中不涉及大量的溶剂。相较于常规导电浆料的生产，本专利技术制备过程中生产安全系数高且环保节能。
[0021](4)本专利技术制备方法简单，可操作性强，成本低，易于工业化大规模生产。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例的流程工艺图
具体实施方式
[0023]本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜材料，其原料包括聚酰亚胺、导电体和表面活性剂，并且所述导电体的长径比大于等于200、长度小于等于100μm，所述表面活性剂对碳纳米管具有良好的促进分散作用；其中聚酰亚胺、导电体和表面活性剂的比例为：聚酰亚胺100重量份，导电体0.1重量份～8重量份，表面活性剂的比例为0.2重量份～5重量份。
[0024]本专利技术要解决的第二个问题就是提供上述高韧高导电聚酰亚胺电热膜的制备方法，所述制备方法为：先通过简单地机械搅拌使聚酰亚胺、导电体和表面活性剂共混，再使用超声波材料分散仪对浆料进行超声处理，然后在真空搅拌通过高速搅拌使各组分均匀混合，最后将共混浆料通过流延制备成薄膜并在一定的条件下干燥固化。
[0025]下面给出实施例以对本专利技术进行具体的描述，但有必要在此指出的是以下实施例仅用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据本专利技术做出的一些非本质的改进和调整仍属于本专利技术的保护范围。
[0026]实施例1
[0027]将2重量份长径比大于等于500、长度为5μm～10μm的碳纳米管、1重量份的表面活性剂和100重量份粘度为4000rpm～4500rpm的聚酰亚胺浆料先简单机械搅拌共混；
[0028]使用超声材料分散仪对共混浆料进行超声，超声的功率为450W，为30min；
[0029]将浆料置于真空搅拌机以1500rpm的转速搅拌1h，设置搅拌过程中容器内真空度均小于0.3Kpa；
[0030]将共混浆料通过流延制成薄膜，然后设置一定的程序先本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜，其特征在于，其原料包括聚酰亚胺、导电体和表面活性剂，并且所述导电体的长径比大于等于200、长度小于等于100μm，所述表面活性剂对碳纳米管具有良好促进分散作用；其中聚酰亚胺、导电体和表面活性剂的比例为：聚酰亚胺100重量份，导电体0.1重量份～8重量份，表面活性剂的比例为0.2重量份～5重量份。2.根据权利要求1所述的一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜，其特征在于，所述聚酰亚胺浆料黏度为3000Pa
·
s～6000Pa
·
s。3.根据权利要求2所述的一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜，其特征在于，若浆料粘度不在范围区间，可通过往浆料中添加溶剂N
‑
甲基吡咯烷酮或者加热使部分溶剂挥发来调节浆料粘度。4.根据权利要求1所述的一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜，其特征在于，所述导电体优选长径比大于等于300且长度小于等于30μm的碳纳米管。5.根据权利要求1所述的一种高韧高导电聚酰亚胺电热膜，其特征在于，所述表面活性剂为曲拉通系列表面活性剂，优选曲拉通X
‑
100、曲拉通X
‑
114或曲拉通X
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：姚菊，徐志强，李盼，李沛林，方胤杰，
申请(专利权)人：武汉航空仪表有限责任公司，
类型：发明
国别省市：