CN115087155B - 一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法 - Google Patents

一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115087155B
CN115087155B CN202210856677.XA CN202210856677A CN115087155B CN 115087155 B CN115087155 B CN 115087155B CN 202210856677 A CN202210856677 A CN 202210856677A CN 115087155 B CN115087155 B CN 115087155B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric heating
modified polyurethane
hydroxyl
base material
terminated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210856677.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN115087155A (zh
Inventor
刘耀春
樊小军
吴奕波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan City Han Feng Technology Co ltd
Foshan Southern China Institute For New Materials
Original Assignee
Foshan City Han Feng Technology Co ltd
Foshan Southern China Institute For New Materials
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan City Han Feng Technology Co ltd, Foshan Southern China Institute For New Materials filed Critical Foshan City Han Feng Technology Co ltd
Priority to CN202210856677.XA priority Critical patent/CN115087155B/zh
Publication of CN115087155A publication Critical patent/CN115087155A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115087155B publication Critical patent/CN115087155B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/146Conductive polymers, e.g. polyethylene, thermoplastics
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法,属于电热材料领域,所述电热片包括依次贴合的基材、发热层及保护层,且基材与发热层之间设置有电极,所述基材的制备原料包括聚醚改性聚氨酯以及有机硅‑丙烯酸双重改性聚氨酯树脂。本发明用聚醚改性聚氨酯以及有机硅‑丙烯酸双重改性聚氨酯树脂制备基材,表面形成褶皱结构以及凹凸结构,能赋予电热片柔软、饱满、舒适的肤感;本发明电热片整体具有优异的柔韧性和弹性,能与肢体部位贴合紧密,且肤感轻柔舒适;同时具有热塑性,与电极铜箔结合时直接热压即可,无需粘接胶层,减少电热片厚度;发热层整体发热均匀,面发热特性不会造成局部过热烫伤皮肤,适合人体智能穿戴。

Description

一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法
技术领域
本发明涉及电热材料领域,具体而言,涉及一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法。
背景技术
电热材料的出现为人们提供了更加安全环保、高效便捷的供暖方式。在众多材料中,石墨烯电热材料是当前极具市场前景的高科技功能材料,具有电热转换效率高、安全、环保、轻便等优点,在工业控温、医疗卫生、智能穿戴等领域表现出巨大的优越性和发展空间。
目前,市面上常见的石墨烯电热片多数属于刚性材料,限制了其应用范围。而少数所谓的柔性石墨烯电热片也基本以PET薄膜、PI薄膜为基材,存在耐扭曲性、柔韧性以及肤感差的问题,进而难以满足人体穿戴使用的要求。因此,研究同时具有柔韧性好、肤感好、发热均匀的石墨烯电热片,尤其用于直接接触皮肤的肤感电热片,具有积极意义。
发明内容
基于此,为了解决现有技术中石墨烯电热片存在耐扭曲性、柔韧性以及肤感差,难以满足人体穿戴使用的要求的问题,本发明提供了一种柔性肤感石墨烯电热片,具体技术方案如下:
一种柔性肤感石墨烯电热片, 所述柔性肤感石墨烯电热片包括基材、电极、发热层以及保护层,所述基材、发热层以及保护层依次贴合,所述基材与所述发热层之间设置有所述电极,所述基材的表面形成褶皱结构,所述褶皱结构的表面形成凹凸结构;
所述基材的制备原料包括聚醚改性聚氨酯以及有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
其中,所述聚醚改性聚氨酯的结构通式为:
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002A
在所述聚醚改性聚氨酯的结构通式中,R1为脂肪族或芳香族聚氨酯残基,R2为端羟基聚醚分子反应残链;
所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的结构通式为:
Figure 201092DEST_PATH_IMAGE003
在所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的结构通式中,R1为脂肪族或芳香族聚氨酯残基,R2是以-CH2CH2O-或-CH2CH2CH2O-为重复结构单元的分子链,R3为端羟基丙烯酸酯分子反应残链,R4为端羟基有机硅链分子反应残链。
进一步地,所述聚醚改性聚氨酯以及所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的质量比为1:0.01~1 。
另外,本发明还提供一种柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,包括以下步骤:
将二异氰酸酯以及聚乙二醇加入反应釜中,在氮气保护下边搅拌边升温至70℃~120℃,反应1h~5h,然后加入催化剂以及二羟甲基丙酸再反应2h~6h,再加入单羟基聚醚与剩余NCO反应完全;最后,降温至常温,加入质量百分比浓度为1%的氨水中和至pH=7~8,得到聚醚改性聚氨酯;
将不同链段端羟基丙烯酸酯加入反应釜中,在氮气的保护下,按n(-NCO/-OH)=1~2配比向反应釜中滴加二异氰酸酯,加入催化剂,缓慢升温到50℃~120℃,保温2~4h,然后加入聚醚多元醇和羟基硅油,反应2h~4h,得到有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
将所述聚醚改性聚氨酯、所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂以及去离子水加入搅拌缸中,搅拌分散均匀,然后涂布于离型纸上,于40℃~50℃的条件下烘烤5min~30min,后于60℃~80℃条件下烘烤10min~30min,再于60℃~100℃条件下烘烤10min~60min,得到基材;
将电极热压于所述基材的一侧,然后在具有电极的一侧印刷发热层,再于60℃~150℃的条件下处理5min~100min,得到烘干材料;
将烘干材料具有发热层的一侧覆盖保护层,得到柔性肤感石墨烯电热片。
进一步地,所述聚乙二醇、所述二异氰酸酯以及所述二羟甲基丙酸的摩尔比为1~1.5:2.0~2.2:0.5~1。
进一步地,所述催化剂为有机铋、有机锡中的一种或两种混合。
进一步地,所述单羟基聚醚为端羟基聚乙二醇醚、端羟基聚丙二醇醚、端羟基聚氧乙基聚氧丙基醚中的一种或两种。
进一步地,所述不同链段端羟基丙烯酸酯分子主链是不同结构单元的油性端羟基丙烯酸酯,分子量范围100~10000,羟值含量1~200mgKOH/g。
进一步地,所述发热层为水性体系石墨烯电热浆料、油性体系石墨烯电热浆料中的一种。
进一步地,所述的保护层为TPU热熔膜、聚酯热熔膜、EVA热熔膜、柔性涂料、胶带、纺织布中的一种。
上述方案中制备的电热片用聚醚改性聚氨酯以及有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂制备基材,表面形成褶皱结构以及凹凸结构,能赋予电热片柔软、饱满、舒适的肤感;本发明电热片整体具有优异的柔韧性和弹性,能与肢体部位贴合紧密,且肤感轻柔舒适;同时具有热塑性,与电极铜箔结合时直接热压即可,无需粘接胶层,减少电热片的厚度;发热层整体发热均匀,面发热特性不会造成局部过热烫伤皮肤,适合人体智能穿戴。
附图说明
图1为本发明实施例1中电热片的结构示意图;
图2为本发明实施例1中基材的肤感成型机理;
图3为本发明实施例1中电热片的表面形貌示意图;
图4为本发明实施例1中电热片的制备流程示意图。
附图标记说明:
1.基材、2.铜箔、3.发热层、4.保护层。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合其实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明,并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“ 及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例中的一种柔性肤感石墨烯电热片, 所述柔性肤感石墨烯电热片包括基材、电极、发热层以及保护层,所述基材、发热层以及保护层依次贴合,所述基材与所述发热层之间设置有所述电极,所述基材的表面形成褶皱结构,所述褶皱结构的表面形成凹凸结构;
所述基材的制备原料包括聚醚改性聚氨酯以及有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
其中,所述聚醚改性聚氨酯的结构通式为:
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
在所述聚醚改性聚氨酯的结构通式中,R1为脂肪族或芳香族聚氨酯残基,R2为端羟基聚醚分子反应残链;
所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的结构通式为:
Figure 757713DEST_PATH_IMAGE003
在所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的结构通式中,R1为脂肪族或芳香族聚氨酯残基,R2是以-CH2CH2O-或-CH2CH2CH2O-为重复结构单元的分子链,R3为端羟基丙烯酸酯分子反应残链,R4为端羟基有机硅链分子反应残链。
在其中一个实施例中,所述聚醚改性聚氨酯以及所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的质量比为1:0.01~1 。
另外,本发明还提供一种柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,包括以下步骤:
将二异氰酸酯以及聚乙二醇加入反应釜中,在氮气保护下边搅拌边升温至70℃~120℃,反应1h~5h,然后加入催化剂以及二羟甲基丙酸再反应2h~6h,再加入单羟基聚醚与剩余NCO反应完全;最后,降温至常温,加入质量百分比浓度为1%的氨水中和至pH=7~8,得到聚醚改性聚氨酯;
将不同链段端羟基丙烯酸酯加入反应釜中,在氮气的保护下,按n(-NCO/-OH)=1~2配比向反应釜中滴加二异氰酸酯,加入催化剂,缓慢升温到50℃~120℃,保温2~4h,然后加入聚醚多元醇和羟基硅油,反应2h~4h,得到有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
将所述聚醚改性聚氨酯、所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂以及去离子水加入搅拌缸中,搅拌分散均匀,然后涂布于离型纸上,于40℃~50℃的条件下烘烤5min~30min,后于60℃~80℃条件下烘烤10min~30min,再于60℃~100℃条件下烘烤10min~60min,得到基材;
将电极热压于所述基材的一侧,然后在具有电极的一侧印刷发热层,再于60℃~150℃的条件下处理5min~100min,得到烘干材料;
将烘干材料具有发热层的一侧覆盖保护层,得到柔性肤感石墨烯电热片。
在其中一个实施例中,所述聚乙二醇、所述二异氰酸酯以及所述二羟甲基丙酸的摩尔比为1~1.5:2.0~2.2:0.5~1。
在其中一个实施例中,所述聚乙二醇的聚合度为400、600、800、1000、2000、3000中的一种或两种或多种混合。
在其中一个实施例中,在制备聚醚改性聚氨酯中,所述二异氰酸酯为MDI、IPDI、TDI、HDI、HMDI中的一种或两种。
在其中一个实施例中,在制备聚醚改性聚氨酯步骤时,所述催化剂的添加量占聚醚改性聚氨酯总质量的0.1 wt%~1 wt%。
在其中一个实施例中,所述单羟基聚醚为端羟基聚乙二醇醚、端羟基聚丙二醇醚、端羟基聚氧乙基聚氧丙基醚中的一种或两种。
在其中一个实施例中,所述不同链段端羟基丙烯酸酯分子主链是不同结构单元的油性端羟基丙烯酸酯,分子量范围100~10000,羟值含量1~200mgKOH/g。
在其中一个实施例中,在制备有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂中,所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基亚甲基二异氰酸酯中的一种或两种。
在其中一个实施例中,在制备有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂步骤时,所述催化剂的添加量占有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂总质量的0.1%wt~2%wt。
在其中一个实施例中,所述有机锡为辛酸亚锡。
在其中一个实施例中,所述聚醚多元醇为端羟基聚乙二醇、端羟基聚丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯乙二醇中的一种或多种混合。
在其中一个实施例中,所述聚醚多元醇的添加量与剩余NCO的物质的量比为0.5~1。
在其中一个实施例中,所述羟基硅油为醇羟基硅油、碳羟基硅油、多羟基硅油中的一种或两种。
在其中一个实施例中,所述聚醚改性聚氨酯、所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂、所述去离子水的质量比为1:0.01~1:0.5~1。
在其中一个实施例中,所述电极为铜箔,所述铜箔的厚度为0.1mm~3mm。
在其中一个实施例中,所述发热层为水性体系石墨烯电热浆料、油性体系石墨烯电热浆料中的一种。
在其中一个实施例中,所述的保护层为TPU热熔膜、聚酯热熔膜、EVA热熔膜、柔性涂料、胶带、纺织布中的一种。
本发明合成的聚醚改性聚氨酯,其分子结构为线型聚醚改性聚氨酯,低密度的-NHCOO-基团含量和卷曲的长链聚醚二元醇结构使得成膜后常温下具有极好的柔韧性;合成的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂成膜时有机硅链段迁移至膜层表面,又因亲油性与聚醚改性聚氨酯产生相分离而形成凸凹结构;同时不同链段长度的丙烯酸改性分子在膜固化期间彼此产生不同应力而形成褶皱结构。
上述方案中制备的电热片用聚醚改性聚氨酯以及有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂制备基材,表面形成褶皱结构以及凹凸结构,能赋予电热片柔软、饱满、舒适的肤感;本发明电热片整体具有优异的柔韧性和弹性,能与肢体部位贴合紧密,且肤感轻柔舒适;同时具有热塑性,与电极铜箔结合时直接热压即可,无需粘接胶层,减少电热片的厚度;发热层整体发热均匀,面发热特性不会造成局部过热烫伤皮肤,适合人体智能穿戴。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1:
(1)按2.1moL六亚甲基二异氰酸酯、1.2moL聚合度1000的聚乙二醇加入反应釜中,在氮气保护下边搅拌边升温至80℃,反应2h;然后加入0.2wt%辛酸亚锡和0.5moL二羟甲基丙酸再反应3h,再加入0.8moL端羟基聚氧乙基聚氧丙基醚与-NCO基团反应完全;最后,降温至常温,加入200mL质量百分比浓度为 1%的氨水中和至pH=7~8,得到聚醚改性聚氨酯;
(2)将总量2moL分子量为100、400、700、1000的等量端羟基丙烯酸酯加入到反应釜中,在氮气的保护下,向反应釜滴加2moL异佛尔酮二异氰酸酯,加入0.1%wt辛酸亚锡,缓慢升温到60℃,保温4h;然后,加入1moL端羟基聚丙二醇和1moL碳羟基硅油,反应2h,出料,得到有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
(3)将200g所述聚醚改性聚氨酯、10g所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂和180g去离子水加入搅拌缸中,搅拌分散均匀,再经涂布机涂布于离型纸上;先于50℃条件下烘烤30min,使得低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂同水一齐迁移到湿膜表面;后于80℃条件下烘烤30min,固化时,使得低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂在表层形成凹凸结构;再于100℃条件下烘烤20min,使热塑性的聚醚改性聚氨酯和低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂相分离,在固化期间彼此产生不同应力而形成褶皱结构,制备得到热塑性柔性肤感的基材;
(4)按产品应用要求设计线路图,将0.1mm厚的铜箔经170℃、10s热压于所述基材上,照设计图蚀刻形成铜箔线路;对需发热区域印刷石墨烯电热浆料,再于120℃的条件下处理25min,得到具有发热层的烘干材料;
(5)将烘干材料具有发热层的一侧覆盖120℃热熔的TPU保护层,得到柔性肤感石墨烯电热片。
实施例2:
(1)按2.2moL六亚甲基二异氰酸酯、1.5moL聚合度2000的聚乙二醇加入反应釜中,在氮气保护下边搅拌边升温至120℃,反应1h;然后加入0.2wt%辛酸亚锡和1.0moL二羟甲基丙酸再反应3h,再加入0.8moL端羟基聚丙二醇醚与-NCO基团反应完全;最后,降温至常温,加入200mL质量百分比浓度为 1%的氨水中和至pH=7~8,得到聚醚改性聚氨酯;
(2)将总量2moL分子量为100、400、700、1000的等量端羟基丙烯酸酯加入到反应釜中,在氮气的保护下,向反应釜滴加2moL异佛尔酮二异氰酸酯,加入0.1%wt辛酸亚锡,缓慢升温到75℃,保温4h;然后,加入1moL端羟基聚丙二醇和1moL碳羟基硅油,反应4h,出料,得到有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
(3)将200g所述聚醚改性聚氨酯、10g有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂和200g去离子水加入搅拌缸中,搅拌分散均匀,再经涂布机涂布于离型纸上;于45℃条件下烘烤30min,使得低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂同水一齐迁移到湿膜表面;后于80℃条件下烘烤30min,固化时,使得低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂在表层形成凹凸结构;再于100℃条件下烘烤20min,使热塑性的聚醚改性聚氨酯和低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂相分离,在固化期间彼此产生不同应力而形成褶皱结构,制备得到热塑性柔性肤感的基材;
(4)按产品应用要求设计线路图,将0.2mm厚的铜箔经170℃、10s热压于所述基材上,照设计图蚀刻形成铜箔线路;对需发热区域印刷石墨烯电热浆料,再于150℃的条件下处理25min,得到具有发热层的烘干材料;
(5)将烘干材料具有发热层的一侧覆盖120℃热熔的TPU保护层,得到柔性肤感石墨烯电热片。
实施例3:
(1)按2.1moL六亚甲基二异氰酸酯、1.3moL聚合度1000的聚乙二醇加入反应釜中,在氮气保护下边搅拌边升温至90℃,反应3h;然后加入0.2wt%辛酸亚锡和0.6moL二羟甲基丙酸再反应3h,再加入0.8moL端羟基聚氧乙基聚氧丙基醚与-NCO基团反应完全;最后,降温至常温,加入200mL质量百分比浓度为1%的氨水中和至pH=7~8,得到聚醚改性聚氨酯;
(2)将总量2moL分子量为100、400、700、1000的等量端羟基丙烯酸酯加入到反应釜中,在氮气的保护下,向反应釜滴加2moL二苯基亚甲基二异氰酸酯异佛尔酮二异氰酸酯,加入0.1%wt辛酸亚锡,缓慢升温到60℃,保温4h;然后,加入1moL端羟基聚丙二醇和1moL碳羟基硅油,反应3h,出料,得到有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
(3)将200g聚醚改性聚氨酯、10g有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂和180g去离子水加入搅拌缸中,搅拌分散均匀,再经涂布机涂布于离型纸上;于40℃条件下烘烤30min,使得低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂同水一齐迁移到湿膜表面;后于80℃条件下烘烤20min,固化时,使得低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂在表层形成凹凸结构;再于100℃条件下烘烤20min,使热塑性的聚醚改性聚氨酯和低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂相分离,在固化期间彼此产生不同应力而形成褶皱结构,制备得到热塑性柔性肤感的基材;
(4)按产品应用要求设计线路图,将0.3mm厚的铜箔经170℃、10s热压于所述基材上,照设计图蚀刻形成铜箔线路;对需发热区域印刷石墨烯电热浆料,再于130℃的条件下处理30min,得到具有发热层的烘干材料;
(5)将烘干材料具有发热层的一侧覆盖120℃热熔的TPU保护层,得到柔性肤感石墨烯电热片。
对比例1:
与实施例1的区别在于基材不同,其它与实施例1相同,本对比例的基材采用PET制备得到。
对比例2:
与实施例1的区别在于基材不同,其它与实施例1相同,本对比例的基材采用PI制备得到。
对比例3:
与实施例1的区别在于基材不同,其它与实施例1相同,本对比例的基材采用实施例1中制备的聚醚改性聚氨酯的单一材料制备得到。
对比例4:
与实施例1的区别在于制备基材的工艺不同,其它与实施例1相同,本对比例中的制备基材的具体工艺如下:
将200g所述聚醚改性聚氨酯、10g所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂和180g去离子水加入搅拌缸中,搅拌分散均匀,再经涂布机涂布于离型纸上;于100℃条件下烘烤80min,得到本对比例的基材。
对实施例1-3制备的电热片以及对比例1-4的制备的电热片进行相关性能测试,结果如下表1所示。
Figure 271871DEST_PATH_IMAGE005
本申请中需要说明的是,表1中的肤感指的是褶皱结构以及凹凸结构带来的肤感体验。
从表1中的测试结果可知,本申请中通过将聚醚改性聚氨酯以及有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂制备基材,表面形成褶皱结构以及凹凸结构,能赋予电热片柔软、饱满、舒适的肤感,且具有优异的柔韧性和良好的低温热塑性,发热均匀,电热片因柔韧性优异、肤感优异,与皮肤接触时使人产生温暖、柔软、舒适感,非常适合智能穿戴产品中使用。但对比例1-2中采用不同原料制备基材,表面形貌与本申请制备的基材具有显著区别,柔韧性差,与铜箔贴合时,需要粘结胶层,不仅增加电热片的制备工序,胶层还会影响电热片的使用寿命;对比例3中采用单一的聚醚改性聚氨酯制备基材,基材光面,虽然具优异的柔韧性,但没有肤感效果;对比例4中制备基材的工艺不同,低表面张力组分有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂来不及完全迁移到膜表面,凹凸结构不明显,但100℃烘烤时聚醚改性聚氨酯与有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂会产生相分离膜表面形成褶皱结构具
有一定的肤感效果。
另外,图1为本发明实施例1中电热片的结构示意图,从图1中可以看出本申请制备的电热片具有基材、铜箔(电极)、发热层(实施例1中石墨烯电热浆料)以及保护层结构;图2为本发明实施例1中基材的肤感成型机理,从图2中可以看出,本申请制备的低表面张力亲油的有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯在加热成膜期间有机硅链段迁移至基材层表面形成凹凸结构,又因亲油性与水性聚醚改性聚氨酯产生相分离而形成褶皱结构;图3为本发明实施例1中电热片的表面形貌示意图,从图3可以看出不同链段长度的丙烯酸改性分子在基材固化期间彼此产生不同应力而形成褶皱结构,为基材表面提供柔软、饱满、舒适的肤感特性;图4为本发明实施例1中电热片的制备流程示意图。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种柔性肤感石墨烯电热片,所述柔性肤感石墨烯电热片包括基材、电极、发热层以及保护层,所述基材、发热层以及保护层依次贴合,所述基材与所述发热层之间设置有所述电极,其特征在于,所述基材的表面形成褶皱结构,所述褶皱结构的表面形成凹凸结构;
所述基材的制备原料包括聚醚改性聚氨酯以及有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
其中,所述聚醚改性聚氨酯的结构通式为:
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
在所述聚醚改性聚氨酯的结构通式中,R1为脂肪族或芳香族聚氨酯残基,R2为端羟基聚醚分子反应残链;
所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的结构通式为:
Figure DEST_PATH_IMAGE003
在所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的结构通式中,R1为脂肪族或芳香族聚氨酯残基,R2是以-CH2CH2O-或-CH2CH2CH2O-为重复结构单元的分子链,R3为端羟基丙烯酸酯分子反应残链,R4为端羟基有机硅链分子反应残链;
所述聚醚改性聚氨酯以及所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂的质量比为1:0.01~1。
2.一种如权利要求1所述的柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将二异氰酸酯以及聚乙二醇加入反应釜中,在氮气保护下边搅拌边升温至70℃~120℃,反应1h~5h,然后加入催化剂以及二羟甲基丙酸再反应2h~6h,再加入单羟基聚醚与剩余NCO反应完全;最后,降温至常温,加入质量百分比浓度为1%的氨水中和至pH=7~8,得到聚醚改性聚氨酯;
将不同链段端羟基丙烯酸酯加入反应釜中,在氮气的保护下,按n(-NCO/-OH)=1~2配比向反应釜中滴加二异氰酸酯,加入催化剂,缓慢升温到50℃~120℃,保温2~4h,然后加入聚醚多元醇和羟基硅油,反应2h~4h,得到有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂;
将所述聚醚改性聚氨酯、所述有机硅-丙烯酸双重改性聚氨酯树脂以及去离子水加入搅拌缸中,搅拌分散均匀,然后涂布于离型纸上,于40℃~50℃的条件下烘烤5min~30min,后于60℃~80℃条件下烘烤10min~30min,再于60℃~100℃条件下烘烤10min~60min,得到基材;
将电极热压于所述基材的一侧,然后在具有电极的一侧印刷发热层,再于60℃~150℃的条件下处理5min~100min,得到烘干材料;
将烘干材料具有发热层的一侧覆盖保护层,得到柔性肤感石墨烯电热片。
3.根据权利要求2所述的柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,其特征在于,所述聚乙二醇、所述二异氰酸酯以及所述二羟甲基丙酸的摩尔比为1~1.5:2.0~2.2:0.5~1。
4.根据权利要求3所述的柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,其特征在于,所述催化剂为有机铋、有机锡中的一种或两种混合。
5.根据权利要求3所述的柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,其特征在于,所述单羟基聚醚为端羟基聚乙二醇醚、端羟基聚丙二醇醚、端羟基聚氧乙基聚氧丙基醚中的一种或两种。
6.根据权利要求3所述的柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,其特征在于,所述不同链段端羟基丙烯酸酯分子主链是不同结构单元的油性端羟基丙烯酸酯,分子量范围100~10000,羟值含量1~200mgKOH/g。
7.根据权利要求3所述的柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,其特征在于,所述发热层为水性体系石墨烯电热浆料、油性体系石墨烯电热浆料中的一种。
8.根据权利要求3所述的柔性肤感石墨烯电热片的制备方法,其特征在于,所述的保护层为TPU热熔膜、聚酯热熔膜、EVA热熔膜、柔性涂料、胶带、纺织布中的一种。
CN202210856677.XA 2022-07-21 2022-07-21 一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法 Active CN115087155B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210856677.XA CN115087155B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210856677.XA CN115087155B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115087155A CN115087155A (zh) 2022-09-20
CN115087155B true CN115087155B (zh) 2022-11-15

Family

ID=83259751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210856677.XA Active CN115087155B (zh) 2022-07-21 2022-07-21 一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115087155B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1790557A (zh) * 2002-06-19 2006-06-21 松下电器产业株式会社 柔性ptc发热体及其制造方法
CN105752963A (zh) * 2016-01-25 2016-07-13 浙江碳谷上希材料科技有限公司 一种基于石墨烯的可折叠电热膜器件
CN108848586A (zh) * 2017-11-07 2018-11-20 苏州汉纳材料科技有限公司 一种远红外柔性可穿戴加热片、其制备方法及应用
CN109618433A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 四川省安德盖姆石墨烯科技有限公司 一种石墨烯安全电压发热膜
CN113354855A (zh) * 2021-06-07 2021-09-07 牛墨石墨烯应用科技有限公司 一种基于石墨烯的可弯折电热膜器件及其制备方法
CN113863601A (zh) * 2021-11-30 2021-12-31 佛山(华南)新材料研究院 一种保温发热岩板及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1790557A (zh) * 2002-06-19 2006-06-21 松下电器产业株式会社 柔性ptc发热体及其制造方法
CN105752963A (zh) * 2016-01-25 2016-07-13 浙江碳谷上希材料科技有限公司 一种基于石墨烯的可折叠电热膜器件
CN108848586A (zh) * 2017-11-07 2018-11-20 苏州汉纳材料科技有限公司 一种远红外柔性可穿戴加热片、其制备方法及应用
CN109618433A (zh) * 2018-12-20 2019-04-12 四川省安德盖姆石墨烯科技有限公司 一种石墨烯安全电压发热膜
CN113354855A (zh) * 2021-06-07 2021-09-07 牛墨石墨烯应用科技有限公司 一种基于石墨烯的可弯折电热膜器件及其制备方法
CN113863601A (zh) * 2021-11-30 2021-12-31 佛山(华南)新材料研究院 一种保温发热岩板及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115087155A (zh) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111217985B (zh) 一种金属配位自愈合聚氨酯弹性体及其制备方法
CN110204683B (zh) 一种胺基化氧化石墨烯改性无溶剂型聚氨酯树脂的制备方法和用途
CN105505280B (zh) Tpu热熔胶及其制备方法
CN108467472B (zh) 一种无溶剂聚氨酯树脂及其在高剥离强度水性/无溶剂聚氨酯合成革中的应用
CN109232851B (zh) 脂肪族水性聚氨酯分散体及包括其的合成革用水性干贴胶
JPH07106197B2 (ja) 導電性ミラブルウレタンゴム電極
JP6508519B2 (ja) ウレタン樹脂組成物、及び、皮革様シート
CN115087155B (zh) 一种柔性肤感石墨烯电热片及其制作方法
TWI794284B (zh) 合成皮革之製造方法
CN112239530A (zh) 一种疏水自愈超弹性聚氨酯弹性体制备的新方法
JPH0232185A (ja) ポリカーボネート系ポリウレタン接着剤
WO2017107466A1 (zh) 一种蕾丝文胸的制备工艺
KR100985513B1 (ko) 엠보성형이 우수한 용액형 폴리우레탄 수지 조성물 및 그 제조방법
CN108707219A (zh) 一种具有形状记忆性质的聚氨酯弹性体的制备方法
CN113336953A (zh) 一种改性聚醚胺、其制备方法及其应用
CN115044003B (zh) 一种含氟自愈合水性聚氨酯人工皮肤材料的制备方法
JPH055280A (ja) 合成皮革
CN115057990B (zh) 一种粘结层用聚氨酯树脂及其制备方法和应用
CN107828038B (zh) 一种封闭性湿法合成革用聚氨酯固化剂及其制备方法
CN113372872B (zh) 一种高粘结牢度无溶剂聚氨酯胶黏剂及其制备方法
CN106903950B (zh) 一种金银膜产品及其制备方法
CN114106765B (zh) 一种热塑性聚氨酯热熔胶及其制备方法
CN114133529B (zh) 一种芳香族聚氨酯树脂及其制备方法和用途
Rajalingam et al. Poly (chloroprene)‐castor oil based polyurethane semi‐interpenetrating polymer network as an adhesive
CN104193951B (zh) 合成革用抗静电聚氨酯树脂的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant