一种芳砜纶复合薄膜材料及其制备方法与流程

本发明涉及芳砜纶复合材料制备领域，尤其涉及一种芳砜纶复合薄膜材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术和工业生产的发展，发热材料广泛应用于换热工程、采暖工程和电子信息等领域，同时人们对发热材料提出了新的要求，希望发热材料具有优良的综合性能。

2、常见的发热材料主要有石墨烯（多层石墨片）、金属电阻丝、ptc陶瓷发热体等，这些传统的电发热体通电后，需要自身发热温度升高后，才能向外辐射热量，主要是依靠自身温度和环境的温度之间的温差向外传导热量，由于空气热阻很大，依靠空气传导热量效率非常低。而且，由于现有的发热材料需要自身温度升高，才能向外辐射热量，由于温度的连续性，其发出的热辐射波为连续的电磁波，其红外线热波部分包含近红外、中红外和远红外等混杂波，不能单一提供远红外波辐射，远红外波所占的比例较低，不能满足高红外线波段辐射的要求。

3、碳纳米管和碳纤维等碳材料均为远红外线辐射源的新型材料，碳纳米管和碳纤维不仅具有良好的物理化学性能，而且能够射出的远红外线的比例高，是理想的发射远红外线的材料。目前，碳纳米管和碳纤维等碳材料应用于发射远红外线通常是将碳纳米管和碳纤维等碳材料涂覆于成品薄膜(如塑料薄膜)之上，形成的碳材料层与成品薄膜之间仅是简单的层叠复合，两种材料之间复合处会产生较大能量缺失，不能完全发挥出材料本身的特性，导致采用这种方法得到的复合材料的远红外线发射率仍然较低，严重制约了其进一步应用，而且由于塑料薄膜的耐高温性能较差，采用这种方法得到的复合材料的高温收缩率较高，严重制约了复合材料在高温环境中的应用。

技术实现思路

1、针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，能够制备得到远红外线发射率高且收缩率低的芳砜纶复合薄膜材料，扩宽了芳砜纶复合薄膜材料的应用领域，解决了现有发热复合材料耐高温性能差和高温收缩率高的问题。

2、本发明的另一目的在于提出一种芳砜纶复合薄膜材料，由上述芳砜纶复合薄膜材料的制备方法制备得到。

3、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

4、一种芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，包括以下步骤：

5、（1）将纳米碳纤维进行研磨后，加入水和分散剂混合均匀，制得碳纤维浆料；所述纳米碳纤维为晶须碳纳米管、气相生长的碳纤维中的任意一种或两种的组合；

6、（2）将芳砜纶纤维和芳砜纶沉析纤维混合后，采用造纸方法制成多孔薄膜；所述芳砜纶纤维的直径为2~60μm；

7、（3）将碳纤维浆料与多孔薄膜进行复合，使碳纤维浆料中的纳米碳纤维渗透充填至多孔薄膜的空隙中，得到芳砜纶复合薄膜预产品；

8、（4）将芳砜纶复合薄膜预产品进行热压，得到芳砜纶复合薄膜材料。

9、优选地，在所述步骤（2）中，所述芳砜纶纤维和所述芳砜纶沉析纤维按（1~5）：（1~5）的重量比进行混合。

10、优选地，在所述步骤（3）中，按重量百分数计算，所述芳砜纶复合薄膜预产品中纳米碳纤维的充填量为10~80%。

11、优选地，在所述步骤（3）中，将碳纤维浆料与多孔薄膜进行复合的方法如下：将多孔薄膜置于碳纤维浆料中，通过剪切和超声处理使碳纤维浆料中的纳米碳纤维渗透至多孔薄膜的空隙中，得到芳砜纶复合薄膜预产品。

12、优选地，在所述步骤（3）中，将碳纤维浆料与多孔薄膜进行复合的方法如下：将多孔薄膜置于碳纤维浆料中，采用单面抽真空的方法，使碳纤维浆料中的纳米碳纤维渗透至多孔薄膜的空隙中，得到芳砜纶复合薄膜预产品。

13、优选地，在所述步骤（3）中，将碳纤维浆料与多孔薄膜进行复合的方法如下：将多孔薄膜置于碳纤维浆料中，采用高压压入的方式，将碳纤维浆料中的纳米碳纤维压入多孔薄膜的空隙中，得到芳砜纶复合薄膜预产品。

14、优选地，在所述步骤（1）中，按重量百分数计算，所述碳纤维浆料包括纳米碳纤维5%~60%和分散剂0.5%~3%，余量为水。

15、优选地，所述步骤（4）的操作方法如下，在温度为200℃~400℃，压力为20~200 mpa的条件下，将芳砜纶复合薄膜预产品进行热压，形成芳砜纶复合薄膜材料。

16、一种芳砜纶复合薄膜材料，采用上述的芳砜纶复合薄膜材料的制备方法制备得到。

17、上述技术方案具有以下有益效果：

18、1、采用本技术方案制备得到的芳砜纶复合薄膜材料是一种新型电热转化薄膜材料，通电时将电能转换为2-20μm的远红外电磁波发射出去，可以在瞬间将电能转变为热能，电热机理不同于传统的发热体，本技术方案的芳砜纶复合薄膜材料能以波长2-20μm的电磁波发射热波，主峰为4~14μm的纯净远红外线，且其最高耐温性能可大于400℃，使本技术方案的芳砜纶复合薄膜材料在250℃的收缩率仅在0.5~1%，远优于现有的柔性电热发热复合材料（现有的柔性电热发热复合材料的高温收缩率高达5~8%）。同时，本技术方案制备得到的芳砜纶复合薄膜材料也可以任意裁剪，也可以设计成所需要的温度和功率密度，可替代现有的在250℃工作的传统发热材料，并且本方案制得的芳砜纶复合薄膜材料非常轻薄，厚度仅有60μm左右，每平方米60~80克，使得本方案制得的芳砜纶复合薄膜材料的应用领域更广泛。同时，采用本技术方案的制备方法可以更有效地将晶须碳纳米管和气相生长的碳纤维渗透到芳砜纶骨架的空隙中，使制得的芳砜纶复合薄膜材料具有更加均匀的面电阻和均匀的发热温度。

19、2、本技术方案采用多孔薄膜作为载体骨架，多孔薄膜由直径为2~60μm的芳砜纶纤维和芳砜纶沉析纤维组成，通过使用直径为2~60μm的芳砜纶纤维，可以大幅度增加芳砜纶纤维的表面积，便于纳米级的晶须碳纳米管和气相生长的碳纤维吸附在其表面，获得均匀的面电阻，从而能有效提升远红外线发射率。

技术特征：

1.一种芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，所述芳砜纶纤维和所述芳砜纶沉析纤维按（1~5）：（1~5）的重量比进行混合。

3.根据权利要求1所述芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，按重量百分数计算，所述芳砜纶复合薄膜预产品中纳米碳纤维的充填量为10~80%。

4.根据权利要求3所述芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，将碳纤维浆料与多孔薄膜进行复合的方法如下：将多孔薄膜置于碳纤维浆料中，通过剪切和超声处理使碳纤维浆料中的纳米碳纤维渗透至多孔薄膜的空隙中，得到芳砜纶复合薄膜预产品。

5.根据权利要求3所述芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，将碳纤维浆料与多孔薄膜进行复合的方法如下：将多孔薄膜置于碳纤维浆料中，采用单面抽真空的方法，使碳纤维浆料中的纳米碳纤维渗透至多孔薄膜的空隙中，得到芳砜纶复合薄膜预产品。

6.根据权利要求3所述芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，将碳纤维浆料与多孔薄膜进行复合的方法如下：将多孔薄膜置于碳纤维浆料中，采用高压压入的方式，将碳纤维浆料中的纳米碳纤维压入多孔薄膜的空隙中，得到芳砜纶复合薄膜预产品。

7.根据权利要求1所述芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，按重量百分数计算，所述碳纤维浆料包括纳米碳纤维5%~60%和分散剂0.5%~3%，余量为水。

8.根据权利要求1所述芳砜纶复合薄膜材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）的操作方法如下，在温度为200℃~400℃，压力为20~200 mpa的条件下，将芳砜纶复合薄膜预产品进行热压，形成芳砜纶复合薄膜材料。

9.一种芳砜纶复合薄膜材料，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的芳砜纶复合薄膜材料的制备方法制备得到。

技术总结
本发明公开了一种芳砜纶复合薄膜材料及其制备方法，涉及芳砜纶复合材料制备领域。本发明芳砜纶复合薄膜材料的制备方法如下：将纳米碳纤维进行研磨后制得碳纤维浆料；纳米碳纤维为晶须碳纳米管和/或气相生长的碳纤维；将芳砜纶纤维和芳砜纶沉析纤维混合后，采用造纸方法制成多孔薄膜；芳砜纶纤维的直径为2~60μm；将碳纤维浆料与多孔薄膜进行复合，使碳纤维浆料中的纳米碳纤维充填至多孔薄膜的空隙中，得到芳砜纶复合薄膜预产品；进行热压，得到芳砜纶复合薄膜材料。本发明能够制备得到远红外线发射率高且收缩率低的芳砜纶复合薄膜材料，扩宽了芳砜纶复合薄膜材料的应用领域，解决了现有发热复合材料耐高温性能差和高温收缩率高的问题。

技术研发人员：孙晓刚,何振斌
受保护的技术使用者：广东宏伙控股集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14