CN109688642A - 一种兼具柔性和磁性的电热复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种兼具柔性和磁性的电热复合材料及其制造方法，所述电热复合材料由内到外依次包括柔性磁性材料层、第一绝缘层、电热材料层和第二绝缘层。本发明的电热复合材料具有较好的柔性，可编织成任意的形状和尺寸，携带和使用方便，应用广泛；本发明的电热复合材料具有磁性，可通过磁性贴合方式与被加热器件结合，并对其进行加热，同时可根据被加热期间的形状任意改变电热复合材料的形状使其贴合紧密，实用性强；本发明制造电热复合材料的方法简便，操作安全，容易实现。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种兼具柔性和磁性的电热复合材料及其制造方法。
背景技术
电热材料是利用电流热效应的材料，将电能转化为热能。电热复合材料主要应用于智能加热(电热涂料)、电磁屏蔽(导电涂料)、以及限流保护(高分子PTC材料)等方面，在化工、电子、电器、机械制造、农业以及日常生活等领域应用广泛。在日常家居生活中，可用于奶瓶恒温加热器、电暖鞋垫、电热地毯、电热壁画等。在汽车工业中，可用于蓄电加热装置、挡风玻璃和后视镜的除霜除雾装置、坐垫和舱体的加热装备等。虽然，电热材料在各个领域都有广泛应用，但在目前应用中，传统的热电材料与被加热产品之间的接触方式主要通过背胶贴合方式实现，制作复杂且不能随意挪动或取下。
例如，中国专利公开号CN202035155U，公开了一种自控温电热膜，它是在若干条纵向呈5毫米间距排列的导电加热温控层的两端连有导电载流层；在所述导电加热温控层和导电载流层的两侧表面密封覆合连有透明的耐高温绝缘层。不足之处：不能随意改变电热膜的形状，也不能与被加热物体紧密贴合。
本发明所述的电热复合材料具有柔性、磁性、易加工等特点，且该电热复合材料可通过磁力与被加热物体进行磁性贴合，可随意取下或挪动，使用方便。
发明内容
本发明是为了解决现有技术中不足，而提供一种兼具柔性和磁性的电热复合材料及其制造方法，本发明的目的之一在于提供一种兼具柔性和磁性的电热材料，该材料具有较好的柔性和磁性，可编织成任意形状和尺寸，还能通过磁性贴合方式与被加热器件结合，使用方便，应用广泛；本发明的目的之二在于提供一种制造电热复合材料的方法，该方法过程简单，容易实现。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种兼具柔性和磁性的电热复合材料，所述电热复合材料由内到外依次包括柔性磁性基体、第一绝缘层、电热材料层和第二绝缘层，
所述柔性磁性基体由高分子聚合物和磁性粉体经溶剂混合均匀后静电纺丝机纺丝、冷却、干燥获得；
所述电热材料为碳材料和导电金属材料中的至少一种。
作为优选，所述高分子聚合物为热塑性聚氨酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚丙烯腈和ABS树脂的至少一种。
作为优选，所述磁性材料为永磁材料，所述磁性材料为氧化铁、钕铁硼、FeCrCo和AlNiCo中的至少一种。
作为优选，所述第一、第二绝缘层的材料为环氧树脂、聚酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚酰亚胺醇酸树脂、聚酰亚胺、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和硅橡胶中至少一种。
作为优选，所述柔性磁性基体中高分子聚合物与磁性材料的质量比为1:100～100:1。
一种兼具柔性和磁性的电热复合材料的制造方法，所述方法包括如下步骤：
S1、将配方量的高分子聚合物和磁性粉体加入溶剂中混合均匀配置成质量分数为10％～70％的柔性磁性浆料，该浆料经静电纺丝机纺丝，再冷却、干燥后获得柔性磁性基体；
S2、将绝缘层材料与溶剂混合均匀配置成质量分数为10％～70％的绝缘聚合物浆料，柔性磁性基体依次通过该绝缘聚合物浆料和干燥箱，形成第一绝缘层；
S3、将电热材料与溶剂混合均匀配置成质量分数为10％～70％的电热材料浆料，步骤S2所得的中间体依次通过该电热材料浆料和干燥箱，形成电热材料层；
S4、将绝缘层材料与溶剂混合均匀配置成质量分数为10％～70％的绝缘聚合物浆料，步骤S3所得的中间体依次通过该绝缘聚合物浆和干燥箱，形成第二绝缘层，即得兼具柔性和磁性的电热复合材料。
作为优选，所述干燥的方式为加热干燥、光固化和热固化中的一种或多种。
作为优选，所述溶剂为NMP、DMF、乙腈、乙醇和异丙醇中的至少一种。
本发明的有益效果是：
1.本发明的电热复合材料具有较好的柔性，可编织成任意的形状和尺寸，携带和使用方便，应用广泛；
2.本发明的电热复合材料具有磁性，可通过磁性贴合方式与被加热器件结合，并对其进行加热，同时可根据被加热期间的形状任意改变电热复合材料的形状使其贴合紧密，可随意取下或挪动，实用性强；
3.本发明制造电热复合材料的方法简便，操作安全，容易实现。
附图说明
图1为本发明电热复合材料制造方法的示意图；
图2为本发明电热复合材料的截面图；
图3为本发明实施例1中的电热复合材料的电热曲线图。
图中：1-静电纺丝机；2-冷却水；3-辅助滚轮；4-干燥箱；5-绝缘聚合物浆料；6-电热材料浆料；7-兼具柔性和磁性的电热复合材料；71-柔性磁性基体；72-第一绝缘层；73-电热材料层；74-第二绝缘层；8-收集滚轮。
具体实施方式
下面通过实施例，结合附图，对本发明的技术方案进一步阐述说明。
实施例1：
参见附图1所示的电热复合材料制造方法的示意图，一种兼具柔性和磁性的电热复合材料的制造方法包括如下步骤：
S1、取热塑性聚氨酯和磁性氧化铁粉体按质量比1:1混合，以NMP为溶剂，混合均匀配置成质量分数为30％的柔性磁性浆料，该浆料经静电纺丝机1纺丝成型，再通过冷却水2冷却，在辅助滚轮3的牵引作用下被送入60℃干燥箱4干燥，获得柔性磁性基体71；
S2、将PDMS与NMP混合均匀配置成质量分数为25％的绝缘聚合物浆料，在辅助滚轮3的牵引作用下，柔性磁性基体71依次通过该绝缘聚合物浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得第一绝缘层72；
S3、取导电炭黑和聚偏氟乙烯按质量比为2:3混合，以NMP为溶剂，混合均匀配置成质量分数为30％的热电材料浆料，步骤S2所得的中间体通过该电热材料浆料6，再将其送入120℃鼓风干燥箱4，获得电热材料层73；
S4、将PDMS与NMP混合均匀配置成质量分数为30％的绝缘聚合物浆料，步骤S3所得的中间体依次通过该绝缘聚合物浆料7和80℃鼓风干燥箱4，获得第二绝缘层74，即得到兼具柔性和磁性的电热材料7，最终到达收集滚轮8处收集。
附图3为本实施例电热复合材料的电热曲线图。
实施例2：
参见附图1所示的电热复合材料制造方法的示意图，一种兼具柔性和磁性的电热复合材料的制造方法包括如下步骤：
S1、取聚丙烯腈和磁性钕铁硼粉体按质量比4:1混合，以DMF为溶剂，混合均匀配置成质量分数为25％的柔性磁性浆料，该浆料经静电纺丝机1纺丝成型，再通过冷却水2冷却，在辅助滚轮3的牵引作用下被送入80℃鼓风干燥箱4干燥，获得柔性磁性基体71；
S2、将聚苯乙烯与DMF混合均匀配置成质量分数为50％的绝缘聚合物浆料，在辅助滚轮3的牵引作用下，柔性磁性基体71依次通过该绝缘聚合物浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得第一绝缘层72；
S3、取质量比为1:4的银纳米线和聚丙烯，以DMF为溶剂，混合均匀配置成质量分数为30％的电热材料浆料，步骤S2所得的中间体通过该电热材料浆料6，再将其送入90℃鼓风干燥箱4，获得电热材料层73；
S4、将PDMS与DMF混合均匀配置成质量分数为45％的绝缘聚合物浆料，步骤S3所得的中间体依次通过该绝缘聚合物浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得第二绝缘层74，即得到兼具柔性和磁性的电热材料7，最终到达收集滚轮8处收集。
实施例3：
参见附图1所示的电热复合材料制造方法的示意图，一种兼具柔性和磁性的电热复合材料的制造方法包括如下步骤：
S1、取聚丙烯腈和磁性钕铁硼粉体按质量比3:2混合，以NMP为溶剂，混合均匀配置成质量分数为15％的柔性磁性浆料，该浆料经静电纺丝机1纺丝成型，再通过冷却水2冷却，在辅助滚轮3的牵引作用下被送入120℃鼓风干燥箱4干燥，获得柔性磁性基体71；
S2、将聚丙烯与NMP混合均匀配置成质量分数为40％的绝缘聚合物浆料，在辅助滚轮3的牵引作用下，柔性磁性基体71依次通过聚丙烯绝缘层浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得第一绝缘层72；
S3、取质量比为2:3的铜纳米线和热塑性聚氨酯，以NMP为溶剂，混合均匀配置成质量分数为40％的电热材料浆料，步骤S2所得的中间体通过该电热材料浆料6，然后将其送入80℃鼓风干燥箱4，获得电热材料层73；
S4、将聚苯乙烯与NMP溶液混合均匀配置成质量分数为40％的绝缘聚合物浆料，步骤S3所得的中间体依次该绝缘聚合物浆料5和80℃鼓风干燥箱4，获得第二绝缘层74，即得到兼具柔性和磁性的电热材料7，最终到达收集滚轮8处收集。
实施例4：
参见附图1所示的电热复合材料制造方法的示意图，一种兼具柔性和磁性的电热复合材料的制造方法包括如下步骤：
S1、取ABS树脂和AlNiCo粉体按质量比7:3混合，以DMF为溶剂，混合均匀后配置成质量分数为25％的柔性磁性浆料，该浆料经静电纺丝机1纺丝成型，再通过冷却水2冷却，在辅助滚轮3的牵引作用下被送入80℃干燥箱4干燥，获得柔性磁性基体71；
S2、将聚酯与DMF溶剂混合均匀配置成质量分数为30％的绝缘聚合物浆料，在辅助滚轮3的牵引作用下，柔性磁性基体71依次通过该绝缘聚合物浆料5和紫外光固化干燥箱4，获得第一绝缘层72；
S3、取质量比为1:4的导电碳纳米管和聚偏氟乙烯，以DMF为溶剂，混合均匀配置成质量分数为30％的电热材料浆料，步骤S2获得的中间体通过该电热材料浆料6，再将其送入80℃鼓风干燥箱4，获得电热材料层73；
S4、将聚酯与DMF混合均匀配置成质量分数为45％的绝缘聚合物浆料，步骤S3所得的中间体依次通过该绝缘聚合物浆料5和紫外光固化干燥箱4，获得第二绝缘层74，即得到兼具柔性和磁性的电热材料7，最终到达收集滚轮8处收集。
本发明的复合材料经静电纺丝机1纺丝成型，最后制得的复合材料具有较好的柔性，可编织成任意形状和尺寸；该材料具有磁性，可通过磁性贴合方式与被加热器件结合，并对其进行加热，同时可根据被加热期间的形状任意改变电热复合材料的形状使其贴合紧密，可随意取下或挪动，实用性强；本发明制造电热复合材料的方法简便，操作安全，容易实现，具有广泛的应用前景。
以上所述的实施例只是本发明的较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出千里要求所及早的技术方案的前提下还有其他的变体及改型。
Claims (9)
1.一种兼具柔性和磁性的电热复合材料，其特征在于，所述电热复合材料由内到外依次包括柔性磁性基体、第一绝缘层、电热材料层和第二绝缘层；
所述柔性磁性基体由高分子聚合物和磁性粉体经溶剂混合均匀后静电纺丝机纺丝、冷却、干燥获得；
所述电热材料为碳材料和导电金属材料中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的兼具柔性和磁性的电热复合材料，其特征在于，所述高分子聚合物为热塑性聚氨酯、聚偏氟乙烯、环氧树脂、聚丙烯腈和ABS树脂中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的兼具柔性和磁性的电热复合材料，其特征在于，所述第一、第二绝缘层的材料为环氧树脂、聚酯、聚氨酯、有机硅树脂、聚酰亚胺醇酸树脂、聚酰亚胺、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯和硅橡胶中至少一种。
4.根据权利要求1所述的兼具柔性和磁性的电热复合材料，其特征在于，所述柔性磁性基体中高分子聚合物与磁性材料的质量比为1:100～100:1。
5.根据权利要求1所述的兼具柔性和磁性的电热复合材料，其特征在于，所述磁性材料为永磁材料。
6.根据权利要求5所述的兼具柔性和磁性的电热复合材料，其特征在于，所述磁性材料为氧化铁、钕铁硼、FeCrCo和AlNiCo中的至少一种。
7.一种权利要求1～6任意一项所述的兼具柔性和磁性的电热复合材料的制造方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、将配方量的高分子聚合物和磁性粉体加入溶剂中混合均匀配置成质量分数为10％～70％的柔性磁性浆料，该浆料经静电纺丝机纺丝，再冷却、干燥后获得柔性磁性基体；
S2、将绝缘层材料与溶剂混合均匀配置成质量分数为10％～70％的绝缘聚合物浆料，柔性磁性基体依次通过该绝缘聚合物浆料和干燥箱，形成第一绝缘层；
S3、将电热材料与溶剂混合均匀配置成质量分数为10％～70％的电热材料浆料，步骤S2所得的中间体依次通过该电热材料浆料和干燥箱，形成电热材料层；
S4、将绝缘层材料与溶剂混合均匀配置成质量分数为10％～70％的绝缘聚合物浆料，步骤S3所得的中间体依次通过该绝缘聚合物浆池和干燥箱，形成第二绝缘层，即得兼具柔性和磁性的电热复合材料。
8.根据权利要求8所述的电热复合材料的制造方法，其特征在于，所述干燥的方式为加热干燥、光固化和热固化中的一种或多种。
9.根据权利要求7所述的电热复合材料的制造方法，其特征在于，所述溶剂为NMP、DMF、乙腈、乙醇和异丙醇中的至少一种。
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2018
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