CN114351506B - 一种电致发热供暖装饰纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型电致发热供暖装饰纸制备方法，其包括以下步骤：(1)导电油墨的制备，(2)电致发热供暖装饰纸的制备，(3)电致发热供暖装饰纸的干燥，(4)电致发热供暖装饰纸的封装以及(5)电致发热供暖装饰纸加装金属电极。本发明的电致发热装饰纸通过简单的工艺控制就可实现为房间供暖，降低成本的同时又可以提升供暖效率，发射的近红外光对人体具有一定理疗作用，对发热壁纸的研究与工业化生产具备十分重大的意义。
Description
技术领域
本发明属于纸页制造领域，具体涉及一种新型电致发热供暖装饰纸及其制备方法。
背景技术
人类自从懂得用火以来，为抵御寒冷对生存的威胁，发明了火炕、火炉、火墙、火地等供暖方式，这是最早的供暖设备与系统，有的至今还在被应用。发展到今天，供暖设备与系统，在对人的舒适感和卫生、设备的美观和灵巧、系统和设备的自动控制、系统形式的多样化、能量的有效利用等方面都有着长足的进步，但现今的供暖系统同时也存在功率消耗大、供暖不均匀等缺点。
目前市场上的木质表面装饰材料种类繁多，如装饰纸、预油漆纸、预涂布装饰单板、高压积层板(HPL)、连续层压板(CPL)、涂料、聚氯乙烯(PVC) 材料、聚丙烯(PP)膜，以及皮革、纺织布艺等。当这些饰面材料与人造板、实木类基材结合后，其装饰、保护、强化等作用会更加突出，这对提升基材的表面装饰效果、性能以及产品的附加值有极佳的效果。在这些饰面材料中，装饰纸的使用率占比最大。根据中国林产工业协会对国内人造板面原纸生产企业的不完全统计，截至2020年，我国的原纸销售总量达117.06万吨，与2019年度相比增长1.81％。其中，装饰原纸最多，销量可达111.33万吨，包含素色原纸28.80万吨、印刷用原纸82.53万吨，总体比2019年增长2.59％；此外，平衡纸、表层纸销售量与2019年相比分别下降10.08％、15.71％。
装饰纸在产品结构中是放在表层纸下面，主要起提供花纹图案的装饰作用和防止底层胶液渗现的覆盖作用。装饰纸要求表面平滑，有良好吸收性和适应性，有底色的要求色调均匀，彩色的要求颜色鲜艳，是壁纸或桌面的最常用材料。
目前已有相关报道利用纳米纤维素、纤维素制备导电纸的方案(CN 112301803A)，然而，该方案尽管解决了传统导电纸脆性问题，但所得导电纸对湿度较为敏感，在不同的湿度范围下，导电纸的导电性差异较大，并且低共熔溶剂容易受到温度的影响，使其不利于其在电子产品中应用。
发明内容
基于上述情况，本发明提出了一种新型电致发热供暖装饰纸制备方法及由该方法制备的电致发热供暖装饰纸。
本发明的新型电致发热供暖装饰纸制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)导电油墨的制备
选取一种或多种碳基材料、一种或多种表面活性剂、一种或多种胶黏剂混合分散均匀，再与水混合均匀，制备出导电油墨。
(2)电致发热供暖装饰纸的制备
将上述导电油墨通过控制涂覆量涂覆到装饰原纸上，使其具有导电性能。
(3)电致发热供暖装饰纸的干燥
将制备好的发热装饰纸通过常温干燥获得电致发热装饰纸。
(4)电致发热供暖装饰纸的封装
将制备好的导电装饰纸置于木质胶合板上，借助树脂层热压封装。
(5)电致发热供暖装饰纸加装金属电极
将制备好的导电装饰纸复合材料贴上金属电极，并控制不同输入功率。
优选地，步骤(1)所述的碳基材料与表面活性剂、胶黏剂的重量比为1∶ 0.1～0.5：0.5，其中所述碳基材料包括炭黑、碳纳米管、氧化石墨烯中的一种或多种，所述表面活性剂包括十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种，所述胶黏剂包括羧甲基纤维素、乙基纤维素中的一种或多种。
优选地，步骤(1)所述超声分散时间为5-10min，功率固定为350w。
优选地，步骤(2)所述的导电油墨涂覆量为5～20g/m2。
优选地，步骤(4)所述树脂类型为三聚氰胺树脂、酚醛树脂的一种或多种。
优选地，步骤(4)所述热压压强为0.5～2Mpa。
优选地，步骤(4)所述热压时间为5～25min。
优选地，步骤(5)所述输入功率为1～10w。
本发明的另一方面还涉及由前述制备方法制备的电致发热供暖装饰纸。
和现有技术相比，本发明具有以下有益效果和优点：
(1)本发明首先通过利用阳离子表面活性剂，使碳纳米管表面带有阳离子，随后将其与带负电荷的胶黏剂进行混合。由于其中加入了十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基二甲基苄基氯化铵，使形成的碳纳米管带有正电，因此通过静电吸附作用，使带有负电的胶黏剂更好的提升粘度，由于表面活性剂的存在，碳纳米管又具有良好的分散性。
(2)本发明所提供的发热装饰纸制备工艺简单、成熟，可以结合工业化大量生产。
(3)本发明通过改变油墨量可以便捷地为发热装饰纸赋予不同的发热性能，满足不同场景的需求。
(4)本发明通过热封工艺，即使在高湿度环境下也具有稳定的导电性能。
(5)本发明得到的发热装饰纸与原纸一样具备光滑表面且发热均匀，可以用于智能家居、供暖传感等领域。
(6)通过简单地工艺控制就可实现为房间供暖，降低成本的同时又可以提升供暖效率，发射的近红外光对人体具有一定理疗作用，对发热壁纸的研究与工业化生产具备十分重大的意义。
附图说明
图1为实施例1～5导电油墨涂覆量与表面粗糙度、抗张强度的关系图。
图2为实施例1～5导电油墨涂覆量与电阻变化关系图。
图3为实施例1～5导电油墨涂覆后不同封装压力与电阻的关系图。
图4为实施例1～5导电油墨涂覆后不同封装热压时间与电阻的关系图。
图5为实施例2导电油墨涂覆热压并封装后不同输入功率与导电装饰纸表面温度曲线。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，下面结合实施例对本发明的高耐折包装纸的制备方法进行清楚、完整的描述。
为了克服现有技术存在的问题，本发明提供了一种电致发热供暖装饰纸的制备方法，其原理是通过制备特殊的导电油墨，随后通过涂覆法制备电致发热装饰纸，并通过改变导电油墨的涂覆量来控制供暖装饰纸的发热量，热封工艺保证了该材料对湿度的阻隔性能，使其能够较好的应用在电子领域中。
实施例1
(1)导电油墨的制备
以1:0.1:0.5的比例取碳纳米管作为活性材料、十八烷基二甲基苄基氯化铵作为表面活性剂，羧甲基纤维素作为天然胶黏剂，功率350W超声分散5min得到导电浆，油墨的制备方法为活性材料、表面活性剂、胶黏剂与水按照质量比 1:2混合均匀，即得到导电油墨。
(2)电致发热供暖装饰纸的制备
将步骤(1)得到的导电油墨涂覆到装饰原纸上，控制涂覆量为5g/m2。
(3)电致发热供暖装饰纸的干燥
取步骤(2)得到的电致发热供暖装饰纸，利用常规干燥得到导电装饰纸。
(4)电致发热供暖装饰纸的封装
取步骤(3)得到的电致发热供暖装饰纸置于木质胶合板上，利用三聚氰胺树脂层进行热封处理，调节热压压力为0.5Mpa，热压时间控制在5min。
(5)电致发热供暖装饰纸的发热性能测试
取步骤(4)得到的电致发热供暖装饰纸复合材料，利用金属电极，给定功率为1w进行发热测试。
实施例2
(1)导电油墨的制备
以1:0.2:0.5的比例取炭黑作为活性材料、十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，乙基纤维素作为天然胶黏剂，功率350W超声分散6min得到导电浆，油墨的制备方法为活性材料、表面活性剂、胶黏剂与水按照质量比1:2混合均匀，即得到导电油墨。
(2)电致发热供暖装饰纸的制备
将步骤(1)得到的导电油墨涂覆到装饰原纸上，控制涂覆量为8g/m2。
(3)电致发热供暖装饰纸的干燥
取步骤(2)得到的电致发热供暖装饰纸，利用常规干燥得到导电装饰纸。
(4)电致发热供暖装饰纸的封装
取步骤(3)得到的电致发热供暖装饰纸置于木质胶合板上，利用三聚氰胺树脂层进行热封处理，调节热压压力为0.8Mpa，热压时间控制在10min。
(5)电致发热供暖装饰纸的发热性能测试
取步骤(4)得到的电致发热供暖装饰纸复合材料，利用金属电极，给定功率为3w进行发热测试。
实施例3
(1)导电油墨的制备
以1:0.3:0.5的比例取氧化石墨烯作为活性材料、十八烷基二甲基苄基氯化铵作为表面活性剂，羧甲基纤维素作为天然胶黏剂，功率350W超声分散7min 得到导电浆，油墨的制备方法为活性材料、表面活性剂、胶黏剂与水按照质量比1:2混合均匀，即得到导电油墨。
(2)电致发热供暖装饰纸的制备
将步骤(1)得到的导电油墨涂覆到装饰原纸上，控制涂覆量为12g/m2。
(3)电致发热供暖装饰纸的干燥
取步骤(2)得到的电致发热供暖装饰纸，利用常规干燥得到导电装饰纸。
(4)电致发热供暖装饰纸的封装
取步骤(3)得到的电致发热供暖装饰纸置于木质胶合板上，利用三聚氰胺树脂层进行热封处理，调节热压压力为1.2Mpa，热压时间控制在15min。
(5)电致发热供暖装饰纸的发热性能测试
取步骤(4)得到的电致发热供暖装饰纸复合材料，利用金属电极，给定功率为5w进行发热测试。
实施例4
(1)导电油墨的制备
以1:0.4:0.5的比例取碳纳米管作为活性材料、十六烷基三甲基溴化铵作为表面活性剂，乙基纤维素作为天然胶黏剂，功率350W超声分散8min得到导电浆，油墨的制备方法为活性材料、表面活性剂、胶黏剂与水按照质量比1:2混合均匀，即得到导电油墨。
(2)电致发热供暖装饰纸的制备
将步骤(1)得到的导电油墨涂覆到装饰原纸上，控制涂覆量为16g/m2。
(3)电致发热供暖装饰纸的干燥
取步骤(2)得到的电致发热供暖装饰纸，利用常规干燥得到导电装饰纸。
(4)电致发热供暖装饰纸的封装
取步骤(3)得到的电致发热供暖装饰纸置于木质胶合板上，利用酚醛树脂层进行热封处理，调节热压压力为1.6Mpa，热压时间控制在20min。
(5)电致发热供暖装饰纸的发热性能测试
取步骤(4)得到的电致发热供暖装饰纸复合材料，利用金属电极，给定功率为7w进行发热测试。
实施例5
(1)导电油墨的制备
以1:0.5:0.5的比例取氧化石墨烯作为活性材料、十八烷基二甲基苄基氯化铵作为表面活性剂，羧甲基纤维素作为天然胶黏剂，功率350W超声分散10min 得到导电浆，油墨的制备方法为活性材料、表面活性剂、胶黏剂与水按照质量比1:2混合均匀，即得到导电油墨。
(2)电致发热供暖装饰纸的制备
将步骤(1)得到的导电油墨涂覆到装饰原纸上，控制涂覆量为20g/m2。
(3)电致发热供暖装饰纸的干燥
取步骤(2)得到的电致发热供暖装饰纸，利用常规干燥得到导电装饰纸。
(4)电致发热供暖装饰纸的封装
取步骤(3)得到的电致发热供暖装饰纸置于木质胶合板上，利用酚醛树脂层进行热封处理，调节热压压力为2Mpa，热压时间控制在25min。
(5)电致发热供暖装饰纸的发热性能测试
取步骤(4)得到的电致发热供暖装饰纸复合材料，利用金属电极，给定功率为10w进行发热测试。
表1样品性能表
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。本领域技术人员应当理解的是，本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种电致发热供暖装饰纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）导电油墨的制备
选取一种或多种碳基材料、一种或多种表面活性剂、一种或多种胶黏剂混合超声分散均匀，再与水混合均匀，制备出导电油墨；
（2）电致发热供暖装饰纸的制备
将上述导电油墨通过控制涂覆量涂覆到装饰原纸上，使其具有导电性能；
（3）电致发热供暖装饰纸的干燥
将制备好的发热装饰纸通过常温干燥获得电致发热装饰纸；
（4）电致发热供暖装饰纸的封装
将制备好的导电装饰纸置于木质胶合板上，借助树脂层热压封装；
（5）电致发热供暖装饰纸加装金属电极
将制备好的导电装饰纸复合材料贴上金属电极，并控制不同输入功率；
其中所述碳基材料包括炭黑、碳纳米管、氧化石墨烯中的一种或多种，所述表面活性剂为十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种，所述胶黏剂为羧甲基纤维素、乙基纤维素中的一种或多种；
所述碳基材料与表面活性剂、胶黏剂的重量比为1∶0.1~0.5：0.5；
步骤（1）中所述超声分散时间为5-10 min，超声功率为350 w；
步骤（2）中导电油墨涂覆量为5~20 g/m2。
2.根据权利要求1所述的电致发热供暖装饰纸的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述树脂类型为三聚氰胺树脂、酚醛树脂的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的电致发热供暖装饰纸的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述热压压强为0.5~2 MPa 。
4.根据权利要求1所述的电致发热供暖装饰纸的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述热压时间为5~25 min。
5.根据权利要求1所述的电致发热供暖装饰纸的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述输入功率为1~10 w。
6.一种由前述权利要求1-5中任意一项所述的制备方法制备的电致发热供暖装饰纸。
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