CN109367516A - 一种汽车后视镜远红外加热消除水雾装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车后视镜远红外加热消除水雾装置，包括加热体、绝缘支架、温度传感器、调压器和导线；其中加热体依次包括绝缘导热层、远红外发射层和绝缘隔热层；所述远红外发射层为碳纳米管‑芳纶无纺布。本发明的加热体以碳纳米管‑芳纶无纺布为远红外发射层，碳纳米管为一维纳米材料，具有良好的热导率和传热性能，其发热的形式是以远红外的方式散发热量，碳纳米管芳纶无纺布把通过的电流转化成与远红外形式的热量，从而对汽车后视镜进行加热，达到消除水雾的目的。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种汽车后视镜远红外加热消除水雾装置及其制备方法。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，安全问题也备受人们的关注。汽车在雨天、雾天或雪天行驶过程中，汽车左右两侧外后视镜上因有雨水、雾气或雪花导致驾驶者看不清汽车后视镜，不但给驾驶者带来诸多麻烦，而且存在安全隐患，甚至引发交通事故。
发明内容
有鉴于此，本发明目的在于提供一种汽车后视镜远红外加热消除水雾装置及其制备方法。本发明提供的装置可利用远红外加热消除汽车后视镜表面的水雾。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种汽车后视镜远红外加热消除水雾装置，包括加热体；所述加热体依次包括绝缘导热层、远红外发射层和绝缘隔热层；所述远红外发射层为碳纳米管-芳纶无纺布；所述加热体设置在汽车后视镜镜架和后视镜外壳的间隙中；所述后视镜镜架用于支撑汽车后视镜镜面；
用于支撑加热体的绝缘支架；所述加热体的绝缘隔热层和所述绝缘支架接触；
分别与加热体并联的温度传感器和调压器；
导线；所述导线用于连接加热体、温度传感器、调压器和汽车电源。
优选的，所述碳纳米管-芳纶无纺布由碳纳米管和芳纶纤维组成；所述碳纳米管和芳纶纤维的质量比为1:1～4。
优选的，所述芳纶纤维包括对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维，所述对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维的质量比为3～7:7～3。
优选的，所述碳纳米管-芳纶无纺布的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维和溶剂混合进行纾解，得到对位芳纶浆粕纤维分散液；将十二烷基苯磺酸钠、对位芳纶短切纤维和溶剂混合进行纾解，得到对位芳纶短切纤维分散液；
将所述对位芳纶浆粕纤维分散液和所述对位芳纶短切纤维分散液混合后进行打浆处理，得到芳纶纤维浆料；
(2)将碳纳米管、分散剂和乙醇混合后进行分散，得到碳纳米管分散液；
(3)将所述芳纶纤维浆料和所述碳纳米管分散液混合后进行剪切处理，得到碳纳米管-芳纶纤维混合浆料；
(4)将所述碳纳米管-芳纶纤维混合浆料和阴离子聚丙烯酰胺混合后依次进行抽滤成型、干燥和热压，得到碳纳米管-芳纶无纺布；
所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。
优选的，所述步骤(2)中碳纳米管、分散剂和乙醇的质量比为0.03～0.08:1:150～300。
优选的，所述步骤(4)中热压的温度为220～280℃，时间为10～20min，压力为12～16MPa。
优选的，所述绝缘导热层为聚酯玻纤布、导热矽胶布或聚酰亚胺薄膜。
优选的，所述绝缘隔热层为硅酸铝纤维纸或石棉布。
优选的，所述绝缘导热层的厚度为0.5～1.2mm，远红外发射层的厚度为0.1～0.5mm，绝缘隔热层的厚度为0.5～2mm。
本发明提供了上述方案所述装置的制备方法，包括以下步骤：
提供碳纳米管-芳纶无纺布作为远红外发射层，将绝缘导热层、远红外发射层和绝缘隔热层粘合，得到加热体；
将所述加热体粘合在所述绝缘支架上，并将粘合后的部件安装在汽车后视镜镜架和后视镜外壳的间隙中；
使用导线将加热体、温度传感器和调压器并联连接，并使导线一端和汽车电源连接。
本发明提供了一种汽车后视镜远红外加热消除水雾装置，包括加热体、绝缘支架、温度传感器、调压器和导线；其中加热体依次包括绝缘导热层、远红外发射层和绝缘隔热层；所述远红外发射层为碳纳米管-芳纶无纺布。本发明提供的装置中包括加热体，加热体以碳纳米管-芳纶无纺布为远红外发射层，碳纳米管为一维纳米材料，具有良好的热导率和传热性能，其发热的形式是以远红外的方式散发热量，碳纳米管芳纶无纺布把通过的电流转化成与远红外形式的热量，从而对汽车后视镜进行加热，达到消除水雾的目的；并且本发明提供的装置还包括调压器和温度传感器，当后视镜的水雾模糊程度高时，通过调压器来提高加在碳纳米管/芳纶无纺布两端的电压，提高加热能力，快速消除水雾，同时通过温度传感器监测温度反馈到调压器，控制调压器压力，防止温度过高出现安全隐患。实施例结果表明，本发明提供的装置消除水雾效果好，0.5～3min内即可消除镜面水雾。
附图说明
图1为本发明的汽车后视镜远红外加热消除水雾装置的结构示意图；
图2为本发明的汽车汽车后视镜远红外加热消除水雾装置的电路示意图；
图3为加热体的剖面示意图；
图1～3中：1-加热体，2-绝缘支架，3-导线，4-汽车后视镜镜面，5-后视镜镜架，6-后视镜外壳，7-温度传感器，8-调压器，9-汽车电源，10-绝缘导热层，11-远红外发射层，12-绝缘隔热层。
具体实施方式
本发明提供了一种汽车后视镜远红外加热消除水雾装置，本发明提供的装置结构示意图如图1所示，电路示意图如图2所示；图1～2中：1-加热体，2-绝缘支架，3-导线，4-汽车后视镜镜面，5-后视镜镜架，6-后视镜外壳，7-温度传感器，8-调压器，9-汽车电源。
本发明提供的装置包括加热体。在本发明中，所述加热体依次包括绝缘导热层、远红外发射层和绝缘隔热层；所述加热体的剖面结构示意图如图3所示，图3中：10-绝缘导热层，11-远红外发射层，12-绝缘隔热层。
在本发明中，所述加热体设置在汽车后视镜镜架和后视镜外壳的间隙中；所述镜架用于支撑汽车后视镜镜面；所述加热体优选和汽车后视镜镜面平行；所述加热体的绝缘导热层和镜面垂直距离优选为0～5mm，更优选为0～3mm。
在本发明中，所述绝缘导热层优选为聚酯玻纤布、导热矽胶布或聚酰亚胺薄膜，在本发明中，所述绝缘导热层的厚度优选为0.5～1.2mm，更优选为0.6～0.8mm；所述绝缘隔热层优选为硅酸铝纤维纸或石棉布，所述绝缘隔热层的厚度优选为0.5～2mm，更优选为1～1.5mm。在本发明中，所述绝缘导热层和绝缘隔热层的材料均为市售材料。
在本发明中，所述远红外发射层为碳纳米管-芳纶无纺布，所述远红外发射层的厚度优选为0.1～0.5mm，更优选为0.2～0.3mm。
在本发明中，所述碳纳米管-芳纶无纺布优选由碳纳米管和芳纶纤维组成，所述碳纳米管和芳纶纤维的质量比优选为1:1～4，更优选为1:2～3；所述芳纶纤维优选包括对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维，所述对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维的质量比优选为3～7:7～3。
在本发明中，所述碳纳米管-芳纶无纺布的制备方法优选包括以下步骤：
(1)将聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维和溶剂混合进行纾解，得到位芳纶浆粕纤维分散液；将十二烷基苯磺酸钠、对位芳纶短切纤维和溶剂混合进行纾解，得到对位芳纶短切纤维分散液；
将所述对位芳纶浆粕纤维分散液和所述对位芳纶短切纤维分散液混合后进行打浆处理，得到芳纶纤维浆料；
(2)将碳纳米管、分散剂和乙醇混合后进行分散，得到碳纳米管分散液；
(3)将所述芳纶纤维浆料和所述碳纳米管分散液混合后进行剪切处理，得到碳纳米管-芳纶纤维混合浆料；
(4)将所述碳纳米管-芳纶纤维混合浆料和阴离子聚丙烯酰胺混合后依次进行抽滤成型、干燥和热压，得到碳纳米管-芳纶无纺布；
所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。
本发明将聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维和溶剂混合进行纾解，得到对位芳纶浆粕纤维分散液。在本发明中，所述溶剂优选为水和/或乙醇；所述聚氧化乙烯(PEO)、对位芳纶浆粕纤维和溶剂的质量比优选为0.01～0.05:1:150～300，更优选为0.02～0.04:1:200～250；在本发明中，所述聚氧化乙烯起到纾解剂的作用；本发明对所述纾解的方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的纾解方法即可。
本发明将十二烷基苯磺酸钠、对位芳纶短切纤维和溶剂混合进行纾解，得到对位芳纶短切纤维分散液。在本发明中，所述溶剂优选为水和/或乙醇；所述十二烷基苯磺酸钠、对位芳纶短切纤维和溶剂的质量比优选为0.01～0.05:1:200～400，更优选为0.02～0.04:1:250～350；在本发明中，所述十二烷基苯磺酸钠起到纾解剂的作用；本发明对所述纾解的方法没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知的纾解方法即可。
得到对位芳纶浆粕纤维分散液和对位芳纶短切纤维分散液后，本发明将二者混合进行打浆处理，得到芳纶纤维浆料。在本发明中，所述芳纶纤维浆料中对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维的质量比优选为3～7:7～3；所述芳纶纤维浆料的固含量优选为20～35％，更优选为25～30％；本发明优选在打浆机中进行打浆处理。
本发明将碳纳米管、分散剂和乙醇混合后进行分散，得到碳纳米管分散液。在本发明中，所述分散剂优选为十二烷基硫酸钠和/或聚乙烯吡咯烷酮；所述分散剂、碳纳米管和乙醇的质量比优选为0.03～0.08:1:150～300，更优选为0.05～0.06:1:200～250。
得到芳纶纤维浆料和碳纳米管分散液后，本发明将所述芳纶纤维浆料和碳纳米管分散液混合后进行剪切处理，得到碳纳米管-芳纶纤维混合浆料。在本发明中，所述剪切处理优选为高速剪切处理，所述高速剪切处理的转速优选为1500～3000r/min，更优选为1800～2300r/min；所述高速剪切处理的时间优选为30～60min，更优选为40～50min。
得到碳纳米管-芳纶纤维混合浆料后，本发明将所述碳纳米管-芳纶纤维混合浆料和阴离子聚丙烯酰胺混合后依次进行抽滤成型、干燥和热压，得到碳纳米管-芳纶无纺布。在本发明中，所述阴离子聚丙烯酰胺的质量与碳纳米管和芳纶纤维总质量的比优选为0.03～0.08:1，更优选为0.05～0.06:1；本发明优选使用纸业成型器进行抽滤成型。在本发明中，所述干燥具体为将抽滤成型所得湿纸业进行干燥；所述干燥优选为真空干燥；所述干燥的温度优选为60～80℃，更优选为65～75℃。在本发明中，所述热压的温度优选为220～280℃，更优选为240～260℃，所述热压的时间优选为10～20min，更优选为15min；所述热压的压力优选为12～16MPa，更优选为13～15MPa；本发明优选使用平板硫化机进行热压。
本发明以碳纳米管-芳纶无纺布为远红外发射层，碳纳米管为一维纳米材料，具有良好的热导率和传热性能，其发热的形式是以远红外的方式散发热量，碳纳米管芳纶无纺布把通过的电流转化成与远红外形式的热量，从而对汽车后视镜进行加热，达到消除水雾的目的。
本发明提供的装置包括绝缘支架。在本发明中，所述绝缘支架2用于支撑加热体，所述加热体的绝缘隔热层和所述绝缘支架2接触。在本发明中，所述绝缘支架的尺寸优选和加热体相同，本发明对所述绝缘支架的材质没有特殊要求，使用本领域技术人员熟知材质的绝缘支架即可。
本发明提供的装置包括温度传感器和调压器。在本发明中，所述温度传感器和调压器分别和加热体并联。在本发明中，所述调压器可以调节加在碳纳米管-芳纶无纺布两端的电压，从而控制碳纳米管-芳纶无纺布的加热能力，通过温度传感器可以监测温度反馈到调压器，控制调压器电压，防止温度过高出现安全隐患。
本发明提供的装置包括导线。在本发明中，所述导线用于连接加热体、温度传感器、调压器和汽车电源。在本发明中，所述加热体和分别和温度传感器和调压器并联，调压器两端连接汽车电源，具体的电路示意图如图2所示。本发明对所述温度传感器和调压器的具体位置没有特殊要求，只要电路连接方式符合图2即可。
本发明提供了上述方案所述装置的制备方法，包括以下步骤：
提供碳纳米管-芳纶无纺布作为远红外发射层，将绝缘导热层、远红外发射层和绝缘隔热层粘合，得到加热体；
将所述加热体粘合在所述绝缘支架上，并将粘合后的部件安装在汽车后视镜镜架和后视镜外壳的间隙中；
使用导线将加热体、温度传感器和调压器并联连接，并使导线一端和汽车电源连接。
本发明对所述粘合的具体方法没有特殊要求，使用胶水粘合即可。
下面结合实施例对本发明提供的汽车后视镜远红外加热消除水雾装置及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
使用碳纳米管/芳纶无纺布作为远红外发射层，所述碳纳米管/芳纶无纺布的制备方法如下：
(1)称取3g对位芳纶浆粕纤维和0.05g聚氧化乙烯(PEO)溶解在水溶液中，搅拌疏解；称取3g对位芳纶短切纤维和0.05g十二烷基苯磺酸钠溶解在水溶液中，搅拌疏解，将上述疏解后的两种纤维混合后在打浆机中进行打浆处理，制得芳纶纤维浆料(浆料中对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维的质量比为3:7)。
(2)称取2g碳纳米管和0.1g十二烷基硫酸钠(SDS)溶解在乙醇溶剂中，超声30min，剪切30min，制得碳纳米管分散液。
(3)将芳纶纤维浆料和碳纳米管分散液混合后通过高速剪切机剪切30min，制得碳纳米管/芳纶纤维混合浆料(浆料中碳纳米管和芳纶纤维的质量比为1:3)。
(4)将碳纳米管/芳纶纤维混合浆料加入0.24g阴离子聚丙烯酰胺，通过纸业成型器抽滤成型，揭起湿纸页后，80℃真空干燥，热压制得碳纳米管/芳纶无纺布。
得到碳纳米管-芳纶无纺布后，将聚酯玻纤布、碳纳米管/芳纶无纺布和硅酸铝纤维纸按照图3所示结构利用胶水压合在一起，制得汽车后视镜远红外加热体。其中聚酯玻纤布的厚度为1mm，碳纳米管/芳纶无纺布的厚度为0.2mm，硅酸铝纤维纸的厚度为1mm。
按照图1和图2进行组装，将加热体粘合在所述绝缘支架上，并将粘合后的部件安装在汽车后视镜镜架和后视镜外壳的间隙中；使用导线将加热体、温度传感器和调压器并联连接，并使导线一端和汽车电源连接。
在汽车后视镜镜面上喷洒水雾，然后接通汽车电源，使上述装置开始加热，经测试，3min后镜面上的水雾即可消除。
实施例2
使用碳纳米管/芳纶无纺布作为远红外发射层，所述碳纳米管/芳纶无纺布的制备方法如下：
(1)称取1.5g对位芳纶浆粕纤维和0.05g聚氧化乙烯(PEO)溶解在水溶液中，搅拌疏解；称取1.5g对位芳纶短切纤维和0.05g十二烷基苯磺酸钠溶解在水溶液中，搅拌疏解，将上述疏解后的两种纤维混合后在打浆机中进行打浆处理，制得芳纶纤维浆料(浆料中对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维的质量比为7:3)。
(2)称取3g碳纳米管和0.2g十二烷基硫酸钠(SDS)溶解在乙醇溶剂中，超声30min，剪切30min，制得碳纳米管分散液。
(3)将芳纶纤维浆料和碳纳米管分散液混合后通过高速剪切机剪切30min，制得碳纳米管/芳纶纤维混合浆料(浆料中碳纳米管和芳纶纤维的质量比为1:1)。
(4)将碳纳米管/芳纶纤维混合浆料加入0.3g阴离子聚丙烯酰胺，通过纸业成型器抽滤成型，揭起湿纸页后，80℃真空干燥，热压制得碳纳米管/芳纶无纺布。
得到碳纳米管-芳纶无纺布后，将聚酰亚胺薄膜、碳纳米管/芳纶无纺布和石棉布按照图3所示结构利用胶水压合在一起，制得汽车后视镜远红外加热体。其中聚酰亚胺薄膜的厚度为0.5mm，碳纳米管/芳纶无纺布的厚度为0.2mm，石棉布的厚度为1mm。
按照图1和图2进行组装，将加热体粘合在所述绝缘支架上，并将粘合后的部件安装在汽车后视镜镜架和后视镜外壳的间隙中；使用导线将加热体、温度传感器和调压器并联连接，并使导线一端和汽车电源连接。
在汽车后视镜镜面上喷洒水雾，然后接通汽车电源，使上述装置开始加热，经测试，0.5min后镜面上的水雾即可消除。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种汽车后视镜远红外加热消除水雾装置，其特征在于，包括加热体；所述加热体依次包括绝缘导热层、远红外发射层和绝缘隔热层；所述远红外发射层为碳纳米管-芳纶无纺布；所述加热体设置在汽车后视镜镜架和后视镜外壳的间隙中；所述后视镜镜架用于支撑汽车后视镜镜面；
用于支撑加热体的绝缘支架；所述加热体的绝缘隔热层和所述绝缘支架接触；
分别与加热体并联的温度传感器和调压器；
导线；所述导线用于连接加热体、温度传感器、调压器和汽车电源。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述碳纳米管-芳纶无纺布由碳纳米管和芳纶纤维组成；所述碳纳米管和芳纶纤维的质量比为1:1～4。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述芳纶纤维包括对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维，所述对位芳纶浆粕纤维和对位芳纶短切纤维的质量比为3～7:7～3。
4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于，所述碳纳米管-芳纶无纺布的制备方法包括以下步骤：
(1)将聚氧化乙烯、对位芳纶浆粕纤维和溶剂混合进行纾解，得到对位芳纶浆粕纤维分散液；将十二烷基苯磺酸钠、对位芳纶短切纤维和溶剂混合进行纾解，得到对位芳纶短切纤维分散液；
将所述对位芳纶浆粕纤维分散液和所述对位芳纶短切纤维分散液混合后进行打浆处理，得到芳纶纤维浆料；
(2)将碳纳米管、分散剂和乙醇混合后进行分散，得到碳纳米管分散液；
(3)将所述芳纶纤维浆料和所述碳纳米管分散液混合后进行剪切处理，得到碳纳米管-芳纶纤维混合浆料；
(4)将所述碳纳米管-芳纶纤维混合浆料和阴离子聚丙烯酰胺混合后依次进行抽滤成型、干燥和热压，得到碳纳米管-芳纶无纺布；
所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序的限制。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述步骤(2)中碳纳米管、分散剂和乙醇的质量比为0.03～0.08:1:150～300。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述步骤(4)中热压的温度为220～280℃，时间为10～20min，压力为12～16MPa。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘导热层为聚酯玻纤布、导热矽胶布或聚酰亚胺薄膜。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘隔热层为硅酸铝纤维纸或石棉布。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘导热层的厚度为0.5～1.2mm，远红外发射层的厚度为0.1～0.5mm，绝缘隔热层的厚度为0.5～2mm。
10.权利要求1～9任意一项所述装置的制备方法，包括以下步骤：
提供碳纳米管-芳纶无纺布作为远红外发射层，将绝缘导热层、远红外发射层和绝缘隔热层粘合，得到加热体；
将所述加热体粘合在所述绝缘支架上，并将粘合后的部件安装在汽车后视镜镜架和后视镜外壳的间隙中；
使用导线将加热体、温度传感器和调压器并联连接，并使导线一端和汽车电源连接。
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