CN107936571A - 一种碳晶发热混炼硅橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳晶发热混炼硅橡胶材料，包括以下重量份数的各原料：50‑100份硅橡胶生胶、1‑5份硅油、8‑100份纳米碳晶粉和1‑10份偶联剂。本发明提供的碳晶发热混炼硅橡胶材料，在电场作用下能自发热，具有优异的发热和散热效率，同时具有良好的柔韧性，可塑性强，且兼具绿色安全环保等特征。本发明还提供了一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法。

Description

一种碳晶发热混炼硅橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及硅橡胶材料领域，具体涉及一种碳晶发热混炼硅橡胶材料及其制备方法。
背景技术
现代生活中，人们对生活品质的要求越来越高，特别是对于居室环境温度的的舒适程度。对于我国来说，绝大多数地区冬天都比较寒冷，而且广大的南方地区的冬天潮湿阴冷，人们身处这样的环境中会很不舒服，尤其是老年人或小孩。为了改善环境舒适度，发热取暖制品成为大多数人们的首选，而兼具良好柔性，可以贴合身体的发热取暖制品更是受到人们的青睐。
目前，传统的发热取暖制品多以金属电热丝、陶瓷发热管、石英发热管、卤素管等作为发热元件，进而通过将内部发热元件所产生的热量逐渐传递出去以达到供暖的目的。然而由于这些传统的发热取暖制品的整体传热并不均一，容易导致空间温度分布极不均匀，热效率低下等问题；同时，传统的发热取暖制品通常需要一些坚硬外壳材料用以保护内部发热元件，整体不具柔韧性，不易制成可贴合身体或其他样式的产品；此外，传统的发热取暖制品时常出现升温慢，有噪音，使用寿命短，能耗高，不够安全环保等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种碳晶发热混炼硅橡胶材料，所述碳晶发热混炼硅橡胶材料在电场作用下能自发热，具有优异的发热和散热效率，同时具有良好的柔韧性，可塑性强，且兼具绿色安全环保等特征。
具体地，第一方面，本发明提供了一种碳晶发热混炼硅橡胶材料，所述碳晶发热混炼硅橡胶材料包括以下重量份数的各原料：50-100份硅橡胶生胶、1-5份硅油、8-100份纳米碳晶粉和1-10份偶联剂。
本发明中，所述硅橡胶生胶的重量份数可以为50-70份、或60-80份、或65-85份、或70-100份。
进一步地，所述硅油的重量份数可以为1-3份、或2-4份、或3-5份。
进一步地，所述纳米碳晶粉的份数可以为8-100份、或10-80份、或15-75份、或20-60份、或30-100份。所述偶联剂的重量份数可以为1-5份、或3-7份、或5-10份。
优选地，所述硅橡胶生胶包括二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或多种。所述硅橡胶生胶因无味、无毒、活性低，耐生物老化，对人体组织反应小，无明显的中毒、排异现象，在医学卫生中得到广泛的应用。
优选地，所述硅油包括羟基硅油和二苯基硅二醇的一种或多种。所述硅油是一种优良结构控制剂，可以有效提高本发明所述碳晶发热混炼硅橡胶材料的可塑性和表面硬度，从而使得本发明所述碳晶发热混炼硅橡胶材料相比硅橡胶生胶，具有更好的柔韧性、回弹性和表面硬度。
优选地，所述纳米碳晶粉的直径为50-200nm，长度为0.5-300μm，本发明中，所述纳米碳晶粉均匀分布在碳晶发热混炼硅橡胶材料中，从而使得在电场作用下碳晶发热混炼硅橡胶材料的温度分布均匀；同时，所述纳米碳晶粉在电场作用下，可以产生大量波长在8-15μm的远红外线，极易被人体或物体吸收，使物体温度迅速升高，实现了电能向热能的转换。
优选地，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的一种或多种。具体地，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH550，硅烷偶联剂KH560，硅烷偶联剂KH570，硅烷偶联剂KH792，硅烷偶联剂DL602和硅烷偶联剂DL171中的一种或多种；所述钛酸酯偶联剂包括异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，三异硬酯酸钛酸异丙酯，双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或多种。所述偶联剂起到偶联增强的作用，可提高硅橡胶的耐水、耐高温、耐气候等性能。
可选地，所述碳晶发热混炼硅橡胶材料的原料还包括重量份数为3-130份的导热碳材料，所述导热碳材料包括导电炭黑、短切碳纤维、石墨粉、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。本发明中，所述导热碳材料可以增强碳晶发热混炼硅橡胶材料的导热导电效率。
进一步地，所述导电炭黑的重量份数可以是6-30份、或10-20份、或15-25份，所述导电炭黑的粒径范围为2nm-200μm。本发明中，所述导电炭黑可以有效提升碳晶发热混炼硅橡胶材料的导电导热效率，可以与纳米碳晶粉一道形成导电网络，提升硅橡胶材料的发热效率；并且所述导电炭黑具有一定的抗静电作用，有利于提高产品的安全性。
进一步地，所述短切碳纤维的重量份数可以为15-30份、或15-20份、或15-25份，所述短切碳纤维的尺寸为2-20mm。所述短切碳纤维有助于碳晶与碳晶之间、碳晶与导热碳材料之间的电热传导，提高所述碳晶发热混炼硅橡胶材料整体的传热效率，减少电阻值。
进一步地，所述石墨粉的重量份数可以为3-20份、或3-10份、或10-15份，所述石墨粉粒度为400-8000目。所述石墨粉添加至碳晶发热混炼硅橡胶材料中可以提高材料整体的发热导电效率。
进一步地，所述碳纳米管的重量份数可以为5-30份、或10-20份、或15-25份、或5-15份，所述碳纳米管的直径为0.5-50nm，长度为5-30μm。本发明中，所述碳纳米管具有一定的传热作用，同时在电场作用下具有一定的发热作用，有助于提升碳晶发热混炼硅橡胶材料的发热导电效率。
进一步地，所述石墨烯的重量份数可以为5-20份、或5-10份、或10-20份、或5-15份，所述石墨烯为1-10层，所述石墨烯的长宽尺寸范围为3-40μm。所述石墨烯有利于提高本发明所述的碳晶发热混炼硅橡胶材料的传热导电效率。
可选地，所述碳晶发热混炼硅橡胶材料的原料还包括表面活性剂和分散剂中的一种或多种，所述表面活性剂的重量份数为10-50份，所述分散剂的重量份数为1-10份。
进一步地，所述表面活性剂的重量份数可以为10-30份、或15-25份、或20-40份、或15-35份、或15-45份；所述分散剂的重量份数可以为1-5份、或3-7份。
优选地，所述表面活性剂包括离子型表面活性剂(包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂)、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂和其他表面活性剂中的任意一种。具体地，所述表面活性剂可以为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠、直链烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(AESA)、月桂醇硫酸钠(K12或SDS)、月桂酰基谷氨酸、壬基酚聚氧乙烯(10)醚(TX-10)、平平加O、二乙醇酰胺(6501)硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐(石油磺酸盐)、扩散剂NNO、扩散剂MF、烷基聚醚(PO-EO共聚物)和脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)中的一种或多种。
优选地，所述分散剂包括无机分散剂和有机分散剂的任意一种。具体地，所述分散剂包括分散剂BYK、硅酸盐类分散剂、碱金属磷酸盐类、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶和脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。
可选地，本发明所述碳晶发热混炼硅橡胶的原料还包括补强剂，所述补强剂的重量份数可以为10-60份、或10-30份、或20-40份、或30-60份。所述补强剂包括白炭黑、乙炔炭黑、炭黑、硅酸盐、活性碳酸钙、氧化锌中的一种或多种。所述补强剂有利于提高本发明碳晶发热混炼硅橡胶材料的强度和韧性；其中所述白炭黑可用于浅色或彩色的碳晶发热混炼硅橡胶材料，所述乙炔炭黑的常用于深色或黑色的碳晶发热混炼硅橡胶材料。
可选地，本发明碳晶发热混炼硅橡胶的原料还包括远红外发射剂，所述远红外发射剂的重量份数可以为5-20份、或5-15份。所述远红外发射剂可以为市售的具有远红外发射的材料，例如纳米远红外陶瓷粉。所述远红外发射剂通过混炼均匀分布在碳晶发热混炼硅橡胶材料中，并基于碳晶发热混炼硅橡胶材料的均匀稳定的发热及散热，在电场的刺激下，可以平稳及高效的实现远红外射线的发射及良好，大大改善材料整体的舒适度，此外，远红外射线可以促使皮下深层温度上升，并使微血管扩张，加速血液循环，有益于在医疗保健领域的应用。
可选地，本发明碳晶发热混炼硅橡胶的原料还包括负离子粉，所述负离子粉的重量份数可以为3-20份、或5-15份、或10-20份。所述负离子粉通过混炼在本发明碳晶发热混炼硅橡胶材料中均匀分布，在均匀的热量激发下，可以持续稳定的释放负离子，更加有益于人体健康。具体地，所述负离子粉包括电气石粉、镧系元素和稀土元素是一种或多种。
可选地，所述碳晶发热混炼硅橡胶材料的原料还包括补强剂、远红外发射剂和负离子粉中的一种或多种，所述补强剂的重量份数为10-60份，所述远红外发射剂的重量份数为5-20份，所述负离子粉的重量份数为3-20份。
本发明第一方面提供的碳晶发热混炼硅橡胶材料，可在电场作用下通过纳米碳晶发热，并实现整体均匀发热，发热及散热效率高；同时具有良好的柔韧性，可塑性强，绿色安全环保。该碳晶发热混炼硅橡胶材料在取暖设备领域或功能保健产品领域都具有广阔的应用前景，具体地，包括墙暖、地暖、电热毯垫、桑拿发热板、发热鼠标垫、保健坐垫。
第二方面，本发明还提供了一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数，取8-100份纳米碳晶粉，将所述纳米碳晶粉进行预处理，然后过滤、干燥后，得到预处理后的纳米碳晶粉，所述预处理包括采用酸溶液进行酸处理；
(2)将50-100份硅橡胶生胶、1-5份硅油和所述预处理后的纳米碳晶粉混合均匀，得到混合料，向所述混合料中加入1-10份偶联剂混炼30-60分钟，再经模压成型，即得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
本发明中，酸处理的具体操作为：将纳米碳晶粉浸于酸溶液中，所述酸溶液为浓硝酸与浓硫酸的混合液，所述混合液可以是将浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度为98％)按体积比(1-2.5):1混合制备得到，所述酸处理时间为3-15小时。酸处理操作可以很好的解决纳米碳晶粉的分散性问题，避免纳米碳晶粉团聚现象的发生；同时酸处理操作可提高纳米碳晶粉的活性，有利于后续混炼过程中与其他原料组分的结合。
本发明中，所述步骤(1)还包括对酸处理后的纳米碳晶粉进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理0.5-1.5小时，所述活性处理液中包括去离子水和添加剂，所述添加剂包括表面活性剂、分散剂的一种或多种。可选地，本发明中，所述活性处理液由添加剂和去离子水按质量比(1-4):100配置得到；所述表面活性剂的重量份数可以为10-30份、或15-25份、或20-40份、或15-35份、或15-45份，所述表面活性剂包括离子型表面活性剂(包括阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂)、非离子型表面活性剂、两性表面活性剂、复配表面活性剂和其他表面活性剂中的任意一种。具体地，所述表面活性剂可以为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠、直链烷基苯磺酸钠(LAS)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(AESA)、月桂醇硫酸钠(K12或SDS)、月桂酰基谷氨酸、壬基酚聚氧乙烯(10)醚(TX-10)、二乙醇酰胺(6501)硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐、重烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐(石油磺酸盐)、扩散剂NNO、扩散剂MF、烷基聚醚(PO-EO共聚物)和脂肪醇聚氧乙烯(3)醚(AEO-3)中的一种或多种；所述分散剂的重量份数可以为1-5份、或3-7份，所述分散剂包括分散剂BYK、硅酸盐类分散剂、碱金属磷酸盐类、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶和脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。本发明中，所述所述分散剂可活化经酸处理的纳米碳晶粉，有益于提高后续混炼过程中的分散效果，使组分分布更均匀，促使所述碳晶发热混炼硅橡胶材料发热及散热更加均匀，提高发热及散热效率。所述表面活性剂可以活化所述纳米碳晶粉的表面，促进各组分间交联结合，提高所述碳晶发热混炼硅橡胶材料的柔韧性及热稳定性。
本发明中，所述步骤(2)中，50-100份硅橡胶生胶、1-5份硅油和所述预处理后的纳米碳晶粉混合均匀的过程可在加热密炼机中进行中，混合过程中可将温度控制在15-35℃。本发明中，可将得到的所述混合料移至开炼机或其他工艺设备容器中，并加入偶联剂，进行混炼30-60分钟，温度15-50℃。所述模压成型的过程为：在150-250℃下，通过模具对所述混炼后的混合硅橡胶材料进行压制，压制时间为2-8分钟。所述模具的具体形状不限，具体根据预制备的硅橡胶制品的形状而定，所述预制备的硅橡胶制品例如可以为片状、球状等其他规则或非规则形状。
优选地，所述步骤(1)还包括取导热碳材料，将所述导热碳材料与所述纳米碳晶粉一起进行酸处理，经过滤、干燥后，得到预处理后的导热碳材料和纳米碳晶粉，所述步骤(2)中将所述预处理后的导热碳材料和纳米碳晶粉与所述硅橡胶，以及所述硅油混合均匀，得到混合料，所述导热碳材料包括导电炭黑、短切碳纤维、石墨粉、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。所述酸处理的具体操作参数与上述单独对所述纳米碳晶粉的酸处理操作相同。所述导热碳材料的重量份数为3-130份，包括导电炭黑、短切碳纤维、石墨粉、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种；所述导电炭黑的重量份数可以是6-30份、或10-20份、或15-25份，所述导电炭黑的粒径范围为2nm-200μm；所述短切碳纤维的重量份数可以为15-30份、或15-20份、或15-25份，所述短切碳纤维的尺寸为2-20mm；所述石墨粉的重量份数可以为3-20份、或3-10份、或10-15份，所述石墨粉粒度为400-8000目；所述碳纳米管的重量份数可以为5-30份、或10-20份、或15-25份、或5-15份，所述碳纳米管的直径为0.5-50nm，长度为5-30μm；所述石墨烯的重量份数可以为5-20份、或5-10份、或10-20份、或5-15份，所述石墨烯为1-10层，所述石墨烯的长宽尺寸范围为3-40μm。所述酸处理的纳米碳晶粉和导热碳材料可以实现良好的均匀分布，不易团聚；同时酸处理有利于提高纳米碳晶粉和导热碳材料的活性，并促进纳米碳晶粉和导热碳材料间交联结合，提高后续材料的导电及传热效率。
本发明在，在所述步骤(1)还包括对所述酸处理的导热碳材料和纳米碳晶粉进行活性处理。所述活性处理的具体操作参数与上述单独对所述纳米碳晶粉的活性处理操作相同。本发明中，所述活性处理可以进一步抑制纳米碳晶粉的团聚，减小混炼过程中的气泡产生。
可选地，所述步骤(2)中的混合料中还包括补强剂、远红外发射剂和负离子粉中的一种或多种。所述补强剂的重量份数可以为10-60份、或10-30份、或20-40份、或30-60份，所述远红外发射剂的重量份数为5-20份、或5-15份，所述负离子粉的重量份数为3-20份、或5-15份、或10-20份。所述补强剂包括白炭黑、乙炔炭黑、炭黑、硅酸盐、活性碳酸钙、氧化锌中的一种或多种。所述负离子粉包括电气石粉、镧系元素和稀土元素是一种或多种。所述远红外发射剂可以为市售的具有远红外发射的材料，例如纳米远红外陶瓷粉。所述负离子粉包括电气石粉、镧系元素和稀土元素是一种或多种。
本发明第二方面提供的碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法工艺简单易操作，成本低，产率较高，易实现产业化生产，通过不同的模具压制可以得到样式各异的硅橡胶制品。
第三方面，本发明还提供了一种硅橡胶制品，所述硅橡胶制品采用本发明第一方面所述的碳晶发热混炼硅橡胶材料制备得到。所述硅橡胶制品包括墙暖、地暖、电热毯垫、桑拿发热板、发热鼠标垫、保健坐垫。
发明实施例的优点将会在下面的说明书中部分阐明，一部分根据说明书是显而易见的，或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
具体实施方式
以下所述是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中，本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
若无特别说明，本发明实施例所采用的原料及其它化学试剂试剂皆为市售商品。
实施例一
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取10份纳米碳晶粉，采用体积比为2.5:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉进行酸处理3小时；然后经过滤、干燥得到酸处理后的纳米碳晶粉。
(2)将50份甲基乙烯基硅橡胶、1份羟基硅油和步骤(1)制得的所述酸处理后的纳米碳晶粉通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入1份硅烷偶联剂KH550于室温混炼40分钟后，最后于180℃下模压3分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本发明实施例一所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为6×6mm)，其电阻为103欧姆，电热转换效率为95％，远红外线频谱为8-14μm。
实施例二
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取80份纳米碳晶粉，采用体积比为2:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉进行酸处理8小时；然后经过滤、干燥得到酸处理后的纳米碳晶粉。然后对到酸处理后的纳米碳晶粉进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理1小时，所述活性处理液是通过在去离子水中加入10份十二烷基苯磺酸钠、2份分散剂BYK并搅拌均匀获得，所述十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为2.5:100。然后将经过活性处理的纳米碳晶粉进一步进行经过滤、干燥，得到预处理后的纳米碳晶粉。
(2)将80份甲基乙烯基硅橡胶、2份羟基硅油和步骤(1)制得的所述预处理后的纳米碳晶粉通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入2份硅烷偶联剂KH550于室温混炼30分钟后，最后于200℃下模压3分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本发明实施例二所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为6×6mm)，其电阻为90欧姆，电热转换效率为97％，远红外线频谱为8-14μm。
实施例三
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取80份纳米碳晶粉，采用体积比为2:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉进行酸处理8小时；然后经过滤、干燥得到酸处理后的纳米碳晶粉。然后对到酸处理后的纳米碳晶粉进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理1小时，所述活性处理液是通过在去离子水中加入10份十二烷基苯磺酸钠、2份分散剂BYK并搅拌均匀获得，所述十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为2.5:100。然后将经过活性处理的纳米碳晶粉进一步进行经过滤、干燥，得到预处理后的纳米碳晶粉。
(2)将40份二甲基硅橡胶、40份甲基苯基乙烯基硅橡胶、2份二苯基硅二醇和步骤(1)制得的所述预处理后的纳米碳晶粉通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入2份三异硬酯酸钛酸异丙酯于室温混炼30分钟后，最后于200℃下模压3分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本实施例所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为8×8mm)，其电阻为101欧姆，电热转换效率为95％，远红外线频谱为8-14μm。
实施例四
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取8份纳米碳晶粉和81份导热碳材料，所述导热碳材料具体包括6份导电炭黑、30份短切碳纤维、20份石墨烯、20份石墨粉和5份碳纳米管，采用体积比为2:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉和导热碳材料进行酸处理10小时；然后经过滤、干燥得到酸处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料。
(2)将100份甲基乙烯基硅橡胶、5份羟基硅油、10份白炭黑、20份远红外发射剂、20份负离子粉和步骤(1)制得的所述酸处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入10份硅烷偶联剂KH550于室温混炼60分钟后，最后于200℃下模压6分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本实施例所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为8×8mm)，其电阻为88欧姆，电热转换效率为97％，远红外线频谱为8-14μm，负离子浓度2700个/立方厘米。
实施例五
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取8份纳米碳晶粉和110份导热碳材料，所述导热碳材料具体包括20份导电炭黑、30份短切碳纤维、20份石墨烯、20份石墨粉和20份碳纳米管，采用体积比为2:1的浓硝酸与浓硫酸的混合溶液对纳米碳晶粉和导热碳材料进行酸处理5小时；然后对所述酸处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理1小时，所述活性处理液是通过在去离子水中加入10份十二烷基苯磺酸钠、2份分散剂BYK并搅拌均匀获得，所述十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为2.5:100。然后将经过活性处理的纳米碳晶粉和导热碳材料进一步进行经过滤、干燥，得到预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料。
(2)将100份甲基乙烯基硅橡胶、4份羟基硅油和步骤(1)制得的所述预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入2份硅烷偶联剂KH550于室温混炼40分钟后，最后于180℃下模压3分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本实施例所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为8×8mm)，其电阻为75欧姆，电热转换效率为98％，远红外线频谱为8-14μm。
实施例六
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取8份纳米碳晶粉和81份导热碳材料，所述导热碳材料具体包括6份导电炭黑、30份短切碳纤维、20份石墨烯、20份石墨粉和5份碳纳米管，采用体积比为2:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉和导热碳材料进行酸处理5小时；然后对所述预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理1小时，所述活性处理液是通过在去离子水中加入10份十二烷基苯磺酸钠、2份分散剂BYK并搅拌均匀获得，所述十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为2.5:100。然后将经过活性处理的纳米碳晶粉和导热碳材料进一步进行经过滤、干燥，得到预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料。
(2)将100份甲基乙烯基硅橡胶、4份羟基硅油、10份白炭黑、5份远红外发射剂、3份负离子粉和步骤(1)制得的所述预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入2份硅烷偶联剂KH550于室温混炼60分钟后，最后于180℃下模压3分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本实施例所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为8×8mm)，其电阻为95欧姆，电热转换效率为97％，远红外线频谱为8-14μm，负离子浓度800个/立方厘米。
实施例七
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取8份纳米碳晶粉和81份导热碳材料，所述导热碳材料具体包括6份导电炭黑、30份短切碳纤维、20份石墨烯、20份石墨粉和5份碳纳米管，采用体积比为2:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉和导热碳材料进行酸处理5小时；然后对所述预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理1小时，所述活性处理液是通过在去离子水中加入50份十二烷基硫酸钠、10份分散剂BYK并搅拌均匀获得，所述十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为2.5:100。然后将经过活性处理的纳米碳晶粉和导热碳材料进一步进行经过滤、干燥，得到预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料。
(2)将100份甲基乙烯基硅橡胶、4份羟基硅油、10份白炭黑和步骤(1)制得的所述预处理后的纳米碳晶粉通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入2份硅烷偶联剂KH550于室温混炼45分钟后，最后于180℃下模压3分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本实施例所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为6×6mm)，其电阻为85欧姆，电热转换效率为98％，远红外线频谱为8-14μm。
实施例八
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取8份纳米碳晶粉和81份导热碳材料，所述导热碳材料具体包括6份导电炭黑、30份短切碳纤维、20份石墨烯、20份石墨粉和5份碳纳米管，采用体积比为2:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉和导热碳材料进行酸处理5小时；然后对酸处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理1小时，所述活性处理液是通过在去离子水中加入10份十二烷基苯磺酸钠、2份分散剂BYK并搅拌均匀获得，所述十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为2.5:100。然后将经过活性处理的纳米碳晶粉和导热碳材料进一步进行经过滤、干燥，得到预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料。
(2)将100份甲基乙烯基硅橡胶、4份羟基硅油、30份白炭黑、20份远红外发射剂、20份负离子粉和步骤(1)制得的所述预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入2份硅烷偶联剂KH550于室温混炼40分钟后，最后于180℃下模压5分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本实施例所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为6×6mm)，其电阻为85欧姆，电热转换效率为98％，远红外线频谱为8-14μm，负离子浓度2900个/立方厘米。
实施例九
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取20份纳米碳晶粉和70份导热碳材料，所述导热碳材料具体包括20份导电炭黑、20份短切碳纤维、10份石墨烯、10份石墨粉和10份碳纳米管，采用体积比为2:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉和导热碳材料进行酸处理5小时；然后对所述酸处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理1小时，所述活性处理液是通过在去离子水中加入50份十二烷基苯磺酸钠、10份分散剂BYK并搅拌均匀获得，所述十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为2.5:100。然后将经过活性处理的纳米碳晶粉和导热碳材料进一步进行经过滤、干燥，得到预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料。
(2)将100份甲基乙烯基硅橡胶、4份羟基硅油、10份白炭黑、20份远红外发射剂、20份负离子粉和步骤(1)制得的所述预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入3份硅烷偶联剂KH550于室温混炼40分钟后，最后于180℃下模压3分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本实施例所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为6×6mm)，其电阻为88欧姆，电热转换效率为98％，远红外线频谱为8-14μm，负离子浓度3000个/立方厘米。
实施例十
一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数取10份纳米碳晶粉和60份导热碳材料，所述导热碳材料具体包括20份导电炭黑、10份短切碳纤维、20份石墨烯和10份石墨粉，采用体积比为2:1的浓硝酸(浓度65％)与浓硫酸(浓度98％)的混合溶液对纳米碳晶粉和导热碳材料进行酸处理5小时；然后对所述酸处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理1小时，所述活性处理液是通过在去离子水中加入50份十二烷基苯磺酸钠、10份分散剂BYK并搅拌均匀获得，所述十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为2.5:100。然后将经过活性处理的纳米碳晶粉和导热碳材料进一步进行经过滤、干燥，得到预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料。
(2)将100份甲基乙烯基硅橡胶、3份羟基硅油、10份白炭黑、20份远红外发射剂、20份负离子粉和步骤(1)制得的所述预处理后的纳米碳晶粉和导热碳材料通过加热密炼机密炼均匀后，再转移到开炼机上并加入3份硅烷偶联剂KH550于室温混炼40分钟后，最后于180℃下模压3分钟，即可得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
经检测，本实施例所得碳晶发热混炼硅橡胶材料(尺寸为6×6mm)，其电阻为90欧姆，电热转换效率为97％，远红外线频谱为8-14μm，负离子浓度2900个/立方厘米。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种碳晶发热混炼硅橡胶材料，其特征在于，包括以下重量份数的各原料：50-100份硅橡胶生胶、1-5份硅油、8-100份纳米碳晶粉和1-10份偶联剂。
2.如权利要求1所述的碳晶发热混炼硅橡胶材料，其特征在于，所述硅橡胶生胶包括二甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶和甲基苯基乙烯基硅橡胶中的一种或多种，所述硅油包括羟基硅油和二苯基硅二醇的一种或多种，所述偶联剂包括硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂的一种或多种。
3.如权利要求1所述的碳晶发热混炼硅橡胶材料，其特征在于，所述碳晶发热混炼硅橡胶材料的原料还包括重量份数为3-130份的导热碳材料，所述导热碳材料包括导电炭黑、短切碳纤维、石墨粉、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的碳晶发热混炼硅橡胶材料，其特征在于，所述碳晶发热混炼硅橡胶材料的原料还包括表面活性剂和分散剂中的一种或多种，所述表面活性剂的重量份数为10-50份，所述分散剂的重量份数为1-10份。
5.如权利要求1所述的碳晶发热混炼硅橡胶材料，其特征在于，所述碳晶发热混炼硅橡胶材料的原料还包括补强剂、远红外发射剂和负离子粉中的一种或多种，所述补强剂的重量份数为10-60份，所述远红外发射剂的重量份数为5-20份，所述负离子粉的重量份数为3-20份。
6.一种碳晶发热混炼硅橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份数，取8-100份纳米碳晶粉，将所述纳米碳晶粉进行预处理，然后过滤、干燥后，得到预处理后的纳米碳晶粉，所述预处理包括采用酸溶液进行酸处理；
(2)将50-100份硅橡胶生胶、1-5份硅油和所述预处理后的纳米碳晶粉混合均匀，得到混合料，向所述混合料中加入1-10份偶联剂混炼30-60分钟，再经模压成型，即得到碳晶发热混炼硅橡胶材料。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括取导热碳材料，将所述导热碳材料与所述纳米碳晶粉一起进行所述预处理，经过滤、干燥后，得到预处理后的导热碳材料和纳米碳晶粉，所述步骤(2)中将所述预处理后的导热碳材料和纳米碳晶粉与所述硅橡胶生胶，以及所述硅油混合均匀，得到混合料，所述导热碳材料包括导电炭黑、短切碳纤维、石墨粉、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种，所述酸溶液为浓硝酸与浓硫酸的混合液，所述酸处理的时间为3-15小时。
8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述预处理还包括，在所述酸处理之后进行活性处理；所述活性处理的具体操作为：采用活性处理液超声处理0.5-1.5小时，所述活性处理液中包括去离子水和添加剂，所述添加剂包括表面活性剂、分散剂的一种或多种。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的混合料中还包括补强剂、远红外发射剂和负离子粉中的一种或多种。
10.一种硅橡胶制品，其特征在于，所述硅橡胶制品采用如权利要求1-5任一项所述的碳晶发热混炼硅橡胶材料制备得到。
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