CN109514934A - 一种发热织物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发热织物。所述发热织物所包含的织物基层(3)和发热层(1)通过过渡层(2)连接，结构紧密，不易剥落。其中发热层(1)结构致密，发热效率高，并且生产过程简单、成本较低、生产过程中对设备的要求也比较简单，适合大规模生产，具有远大的市场前景。

Description

一种发热织物
技术领域
本发明涉及一种功能性织物，具体为一种发热织物。
背景技术
织物是我们生活中经常使用的产品，比如服装、包装材料、室内装潢等等。随着科学技术的提高，对功能性织物的开发变得越来越受人关注。其中，尤其是对于能够发热的织物，更是收到了众多的研究和开发。
比如，专利CN201820667700.X公开了远红外自发热复合无纺布。具体为由上层无纺布、下层无纺布、托玛琳粉末层构成，其中上层无纺布的下方和下层无纺布的上方有石墨喷层。该方案依靠石墨导电发热，托玛琳粉末发射远红外线达到发热和远红外的效果。但是其粉末无法固定，必须要两层无纺布夹合固定。
专利CN201710906034.0公开了一种制备双发热层石墨烯电热膜的方法。具体为将石墨烯粉末、远红外发射剂、粘结剂和溶剂混合后在乙醇中凝固成膜，再将该膜与无纺布组成的韧性层压制成一体。该方法制作工艺复杂，需要热压成型等工艺。
专利CN201710274586.4公开了一种粘合石墨烯无纺布。具体为由上层无纺布、下层无纺布和石墨烯纤维导电膜构成。该方案须先制备石墨烯纤维导电膜，再将该导电膜与上下无纺布层复合，并且三层是通过导电胶固定在一起的。
专利CN201710352106.1公布了一种石墨烯除甲醛加热墙布。其将石墨烯导热浆料涂覆于经缓慢升温预热之后的纸或无纺布上，并加热、压花等工序制成除甲醛加热墙布。该工艺步骤多且复杂。
专利201720620830.3公布了一种石墨烯复合发热布料，该发热布料的本体由纵向的防火纤维、纵向的导电铜丝、横向的碳纤维、横向的石墨烯导电纤维相互交错编织而成。目前石墨烯导电纤维的力学性能比较差、不利于纺织上的使用，而且其价格比较昂贵，不利于大批量使用。
为解决上述问题，本发明提供一种发热织物。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种发热织物。其特征在于包含织物基层(3)、过渡层(2)和发热层(1)中的一种或多种。
其中，所述过渡层(2)与发热层(1)具有相同种类的成分。
其中，所述过渡层(2)的厚度为10-10000微米。
其中，所述发热层(1)包含导电填料、树脂粘结剂、助剂中的一种和多种。
上述导电填料为炭黑、纳米碳管、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纤维中的一种或多种。
上述树脂粘结剂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、纤维素类树脂和聚酰胺树脂中的一种或多种。
上述助剂为流平剂、消泡剂、增稠剂、稳定剂、防霉剂中的一种或多种。
其中，所述发热织物还包含电极(4)。
可选地，在发热层(1)上方含有上述电极(4)。
可选地，在发热层(1)下方含有上述电极(4)。
本发明所提供的发热织物所包含的织物基层(3)和发热层(1)通过过渡层(2)连接，结构紧密，不易剥落。其中发热层(1)结构致密，发热效率高。通过发热油墨在织物基层(3)上涂布，利用油墨自身特性，自然形成所述过渡层(2)和发热层(1)，干燥后形成发热织物。因此，此发热织物具有良好的发热性能，并且生产过程简单、成本较低、生产过程中对设备的要求也比较简单，适合大规模生产，具有远大的市场前景。所述发热油墨由导电填料，水性树脂乳液、流平剂和增稠剂混合调制而成。其中石墨烯固含量为5%-10%，粘度为10000-100000cp@25±1℃。
附图说明：
图1：发热织物示侧视图。
图2：发热层(1)上方含有电极(4)的发热织物侧视图。
图3：发热层(1)上方含有电极(4)的发热织物俯视图。
图4：发热层(1)下方含有电极(4)的发热织物侧视图。
图5：发热层(1)下方含有电极(4)的发热织物俯视图。
图1-5中，1为发热层，2为过渡层，3为织物基层，4为电极。
其中，图5所示的电极(4)是在发热层(1)下面的，因此边缘用虚线表示。
图6：实施例4所得发热层(1)上方含有电极(4)的发热织物照片。
相关说明：实施例5所述发热层(1)下方含有电极(4)的发热织物外观与未含有电极(4)的发热织物外观一致，为图6所示照片中未覆盖电极(4)部分一致，故不予展示。
图7：织物基层(3)在100x显微镜下照片。
图8：发热织物的发热层(1)在100x显微镜下照片。
图9：织物基层(3)在500x显微镜下照片。
图10：发热织物的发热层(1)在500x显微镜下照片。
图11：发热织物断面在500x显微镜下照片。其中标尺为过渡层(2)厚度测量时使用设备自带软件进行测量的标尺。该照片中所示过渡层(2)厚度约20-30微米
具体实施方式：
本发明所述的一种发热织物是一种复合织物，其包含织物基层(3)、过渡层(2)和发热层(1)。其中织物基层(3)具有支撑作用，具有良好手感。所述织物基层(3)为纸基、纺织布、编制布和无纺布中的一种或多种。优选为无纺布。发热层(1)主要用途为通电后可发热，起到发热的功能。该层具有相对致密的构造，能形成良好的导电通路。过渡层(2)是上述两层的过渡，主要作用为使得两层能够紧密结合，不易剥落。
其中，所述发热层(1)包含导电填料、树脂粘结剂、助剂中的一种和多种。所述导电填料为炭黑、纳米碳管、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纤维中的一种或多种。优选为石墨烯以及炭黑、纳米碳管、石墨、富勒烯、碳纤维中的一种或多种。所述树脂粘结剂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、纤维素类树脂和聚酰胺树脂中的一种或多种。助剂为流平剂、消泡剂、增稠剂、稳定剂、防霉剂中的一种或多种。
其中，所述过渡层(2)的主要材质是织物基层(3)的材料。过渡层(2)是由所述发热油墨在所述织物基层(3)表面成膜的时候，向下渗透、干燥所形成的。所述发热油墨具有粘度对导电填料固含量高度敏感的特性，在发热油墨在织物基层(3)表面成膜时，其中的溶剂会连带少量导电填料和树脂向织物基层(3)渗透，由于织物对导电填料的吸附，使得织物基层(3)表面向内一段距离内会有发热油墨渗入，烘干后基层表面以下渗入的区域形成过渡层(2)，基层表面以上形成发热层(1)。因此，该过渡层(2)具有和发热层(1)相同种类的成分。其中，粘度对导电填料固含量高度敏感的特性主要是由石墨烯的引入而产生的。
其中，所述过渡层(2)的厚度为10-10000微米。过渡层(2)的主要作用为连接发热层(1)和织物基层(3)，其主要由包裹织物纤维的油墨涂层构成的，由于其相互间搭接较少，因此导电性能不佳。因此，该层过薄，难以起到连接增强的作用；而该层过厚，也难以进一步提高连接强度，反而会浪费油墨原料。因此该厚度优选为20-500微米。
本发明所述的一种发热织物还包含电极。本发明中所述的电极是金属材料，主要是铝、铜、铁、钢、银、金、铂中的一种或多种。可以是金属丝、金属箔、金属片或是金属浆料所涂得的涂层中的一种或多种。其中金属丝也可称为金属纤维和/或金属条。优选为铜箔、铝箔、铜丝、不锈钢丝中的一种或多种。
本发明所述的一种发热织物主要是通过电极将发热层(1)与电源连接起来的，通过电极对发热层(1)通电，进行发热。
可选地，在发热层(1)上方含有上述电极。该方案为先制备上述无电极的发热织物，之后在发热层(1)上方复合上电极。该方案生产过程简单、容易实施，但是电极裸露在外，会影响其寿命和稳定性。
可选地，在发热层(1)下方含有上述电极。该方案为先用织机将电极与织物基层(3)复合成一体，然后在上方进行导电涂层制作，最终形成所述发热织物。其中由于导电涂层制作的时候一部分织物基层(3)转变为了过渡层(2)，因此该电极最终是处于发热层(1)下方的位置。该方案可预先准备大批量预埋电极的织物基层(3)，再进行发热织物的制备，生产过程简单、容易实施。并且电极是埋在发热层(1)下方，电极与发热层(1)有良好接触，降低接触电阻带来的损失。
上述两个方案主要区别在于电极所处的位置。其中，使用金属箔或是金属浆料或是金属丝在织物基层(3)上方形成电极，导电涂层制作完成后该电极位于过渡层(2)上方。用织机将金属丝缝入织物基层(3)，再在织物基层(3)上方形导电涂层，制作完成后该电极位于过渡层(2)中。
测试方法说明：
粘度测试：将所述油墨置于烧杯中，外加水浴使烧杯中油墨温度保持在25±1℃。使用NDJ-5型粘度计，选用合适转子和转速对油墨进行粘度检测。
过渡层(2)厚度测试：将所得发热织物用剪刀剪开，断面向上，使用GP-500U型显微镜对准断面进行观察，拍照后使用设备自带软件进行测量。
附着力测试：采用3M公司600型号的胶带，贴附于发热层(1)上，用橡胶块刮平，中间无气泡。以90°角度向上拉起，然后观察所述发热层(1)有无剥离。
实施例1
制备发热油墨，该油墨由导电填料和水性树脂乳液混合，添加流平剂和增稠剂至粘度约100000 cp@25±1℃，制得所述发热油墨。经计算，其石墨烯固含量为10%。将该发热油墨涂布于无纺布表面，在烘箱中90度烘干，取出得所述发热织物。测试得，粘度为97200cp@25±1℃，过渡层(2)厚度为10-30微米。附着力测试结果：无剥离。
其中，导电填料为石墨烯：碳纳米管=2：1的复合填料，石墨烯为宁波墨西科技有限公司提供的高导电型石墨烯，碳纳米管为天奈(镇江)材料科技有限公司提供的LB-270碳纳米管，水性树脂乳液为山西三维集团股份有限公司提供的乙烯-醋酸乙烯酯乳液，流平剂为BYK公司的BYK-342，增稠剂为BYK公司的OPTIFLO-HV80。
实施例2
制备发热油墨，该油墨由导电填料和水性树脂乳液混合，添加流平剂和增稠剂至粘度约40000 cp@25±1℃，制得所述发热油墨。经计算，其石墨烯固含量为8%。将该发热油墨涂布于无纺布表面，在烘箱中90度烘干，取出得所述发热织物。测试得，粘度为41100cp@25±1℃，过渡层(2)厚度为450-500微米。附着力测试结果：无剥离。
其中，导电填料为石墨烯：石墨=2：1的复合填料，石墨烯为宁波墨西科技有限公司提供的高导电型石墨烯，石墨为青岛天和达石墨有限公司提供的超细石墨粉，水性树脂乳液为上海思盛聚合物材料有限公司的改性聚氨酯乳液，流平剂为BYK公司的BYK-342，增稠剂为BYK公司的OPTIFLO-HV80。
实施例3
制备发热油墨，该油墨由导电填料和水性树脂乳液混合，添加流平剂和增稠剂至粘度约10000 cp@25±1℃，制得所述发热油墨。经计算，其石墨烯固含量为5%。将该发热油墨涂布于无纺布表面，在烘箱中90度烘干，取出得所述发热织物。测试得，粘度为10500cp@25±1℃，过渡层(2)厚度为8900-9700微米。附着力测试结果：无剥离。
其中，导电填料为石墨烯：炭黑=2：1的复合填料。石墨烯为宁波墨西科技有限公司提供的高导电型石墨烯，炭黑为特米高公司提供的Super P炭黑粉末，水性树脂乳液为浙江科力森化学有限公司的改性丙烯酸酯乳液，流平剂为BYK公司的BYK-342，增稠剂为BYK公司的OPTIFLO-HV80。
实施例4
将实施例1-3所得发热织物裁剪成10厘米╳12厘米的方块，沿短边对边贴上1cm宽的双导铜箔带，形成10厘米正方形的发热织物，通5V电压时，其发热功率分别为4W，3.5W和1.5W。
实施例5
使用缝纫机将不锈钢纤维缝入无纺布，间距为10厘米。用该无纺布作为织物基层(3)重复实施例1-3实验，获得发热层(1)下方带有电极的发热织物。裁剪成10厘米╳12厘米的方块，保证有两根电极在两侧并与短边平行。通5V电压时，其发热功率分别为5W，4.5W和2W。
对比例1
按实施例3所述方法调制发热油墨，区别在于将石墨烯含量调整为20%，粘度调整为>100000cp@25±1℃。其中，100000cp为改仪器检测上限。将该发热油墨涂布于无纺布表面，在烘箱中90度烘干，取出得所述发热织物。测试得，过渡层(2)厚度为不大于5微米。附着力测试结果：完全剥离。
其中，导电填料为石墨烯：碳纳米管=2：1的复合填料，石墨烯为宁波墨西科技有限公司提供的高导电型石墨烯，碳纳米管为天奈(镇江)材料科技有限公司提供的LB-270碳纳米管，水性树脂乳液为山西三维集团股份有限公司提供的乙烯-醋酸乙烯酯乳液，流平剂为BYK公司的BYK-342，增稠剂为BYK公司的OPTIFLO-HV80。

Claims (8)

1.一种发热织物，其特征在于包含织物基层(3)、过渡层(2)和发热层(1)。
2.根据权利要求1所述的发热织物，其特征在于，所述过渡层(2)与发热层(1)具有相同种类的成分。
3.根据权利要求1所述的发热织物，其特征在于，所述过渡层(2)的厚度为10-10000微米。
4.根据权利要求1所述的发热织物，其特征在于，所述发热层(1)包含导电填料、树脂粘结剂、助剂中的一种和多种。
5.根据权利要求4所述的发热织物，其特征在于，所述导电填料为炭黑、纳米碳管、石墨、石墨烯、富勒烯、碳纤维中的一种或多种；所述树脂粘结剂为环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、纤维素类树脂和聚酰胺树脂中的一种或多种；助剂为流平剂、消泡剂、增稠剂、稳定剂、防霉剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的发热织物，其特征在于，所述发热织物还包含电极(4) 。
7.根据权利要求6所述的发热织物，其特征在于，在发热层(1)上方含有所述电极(4)。
8.根据权利要求6所述的发热织物，其特征在于，在发热层(1)下方含有所述电极(4)。
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