CN1889795A - 利用碳纤维制备多功能发热纸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用碳纤维制造多功能发热体的方法，该方法的步骤包括：将造纸用纸浆和人造纤维制备第一层初纸后，用极细碳纤维、造纸用纸浆和人造纤维混合制备形状为一定花纹的第二层初纸，将第一层初纸和第二层初纸叠加形成原纸，之后在第二层初纸的花纹上涂布碳粉混合物，由此形成发热基体，制备银电极线和铜箔电极线，在上述设有银电极线和铜箔电极线的基体上熔融绝缘材料、烘干，形成绝缘层，从而完成发热体的制备。由于整个发热体温度均匀，可防止因局部电阻减少导致的温度升高，从而延长发热体寿命。且具有发生负离子、提高导热率、屏蔽电磁波、屏蔽水脉波等日常生活所需的复合功能。

Description

利用碳纤维制备多功能发热纸的方法

技术领域

本发明属于制备多功能发热纸的工艺技术，涉及一种利用极细碳纤维或掺入碳纳米管的极细碳纤维制备多功能发热纸的方法。

背景技术

一般来说，以碳为材料制备的面状发热体，具有安全、无噪音、最大限度减少电磁波危害的优点，因此广泛用作公寓、普通住房等的居住取暖装置。此外，还广泛用作办公室、商店等商业用房的取暖装置；车间、仓库、各种工棚等产业用取暖装置和各种产业用加热装置；塑料大棚和农产品干燥设备等农业用设备；给公路或停车场、机场跑道、桥梁桥面化积雪或防止结冰的各种防冻装置；休闲、防寒等携带式保温装备、保健产品、家电产品、畜产取暖装置。

以往制造面状发热体的方式为，混合碳粉和粘合剂，将该混合液按一定样式印刷在聚酯(PET)膜上，之后将银粉以一定间隔(10~20mm)平行印刷在发热体花纹的两端后，将铝箔或铜箔放在形成银粉电极的位置上，利用聚酯膜和热熔粘合剂(EVA)绝缘粘合到两端，从而构成面状发热体后使用。

但是传统的上述方式的面状发热体，不能摆脱实现发热温度上的局限性(理论值：两极间隔300~500mm时发热值约为83℃，实际使用的温度和用途有限，且可使用的绝缘膜材料也有限，当制备一定温度(约65℃)以上的发热产品时，由于绝缘膜的热熔胶粘剂(EVA)因耐热上的局限性而鼓起，引发面状发热体外观及性能上的致命缺陷，因此两极间隔300~500mm时，只能制造常用温度在60℃以下的有局限性的发热体。

此外，传统的面状发热体，为了形成规则性排列的花纹，只能使用PET材料，使用中存在可能因皱褶出现电弧现象或短路的致命性缺陷。为了获得抗皱性，进行了多种尝试，但是没有找到既能保持一定花纹的规则性排列，又兼备热熔粘合性的绝缘材料的获取或制造生产技术。

此外，传统的面状发热体，还有如下问题：单位负载集中于一处时，界面电阻增加，顺着和所集中单位负载的物体轮廓相同的界面发生电弧，引起短路，不能给使用者带来便利。

此外，传统的面状发热体，在利用有机粘合剂固定粘合碳粉时，使用有毒挥发性物质(MEK等)，对空气污染及作业环境的影响很大，而且只有粘合剂和稀释剂的挥发残留量保持在5％以下，才不会因温度升高出现发热体鼓起或碳粉混合层(6)龟裂的现象，但是制造工序难以在短时间内完成干燥，导致难以保持挥发残留量。

发明内容

本发明目的在于解决上述问题，提供一种利用极细碳纤维制备多功能发热纸的方法，可结合产品的多种宽度(两极间隔2400mm时发热温度为35～150℃)和最大发热温度380℃、多种绝缘层表面材料，实现多功能面状发热体的制造生产。且通过在发热部分形成一定花纹，减少不必要的电能消耗，最大限度节省电能，从而可以制备取暖费低廉的取暖装置。

此外，本发明目的在于，通过制备多层复合结构的发热纸，使发热体在出现皱褶或部分损伤的情况下，也能持续发挥正常性能。

此外，本发明目的在于，通过制备多层复合结构的发热纸，解决单位负载集中于一处时，界面电阻增加，顺着和所集中单位负载的物体轮廓相同的界面发生电弧，引起短路的问题，从而杜绝因电路引起的短路，持续保持发热性能。

此外，本发明目的在于，提供可满足不同消费者的需求的多功能发热纸，从而给消费者带来便利。

此外，本发明目的在于，为解决发热部分的龟裂问题，通过使用100％水溶性粘合剂、稀释剂和水，解决环境中保持挥发残留量的问题，从而确保产品长期耐热和延长产品使用寿命。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案予以实现的：

一种利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其步骤包括：

(1)将占第一层初纸重量的40％-90％的造纸用纸浆、占第一层初纸重量的5％-30％的聚酯纤维等人造纤维和水混合后形成造纸用纸浆，用该造纸用纸浆制备第一层初纸；

(2)将占第二层初纸重量的40％-90％造纸用纸浆、占第二层初纸重量的2％-30％聚酯等人造纤维、占第二层初纸重量的8％-50％极细碳纤维混合培养形成极细碳纤维混合液，其中，极细碳纤维粗为15nm-50μm，用该混合液制备第二层网状初纸；

(3)将第一层初纸和第二层网状初纸叠加形成原纸；

(4)将占原纸重量的3％-50％的碳粉、占原纸重量的2％-30％的导电聚合物、占原纸重量的1％-5％的水溶性粘合剂与水混合制成碳粉混合液；

(5)在上述第二层网状初纸上含浸或涂布上述碳粉混合液、烘干，形成碳粉混合层，构成多功能发热基体；

(6)将上述基体进行切割；

(7)在切割后的基体一面的两侧，以宽10mm-25mm涂布银粉、水溶性粘合剂和稀释剂混合形成的银粉混合液、烘干，形成银电极线；

(8)通过以导电聚合物为基本成分的导电胶粘剂或粘合剂，在银电极线上叠压厚35μm-50μm、宽10mm-25mm的铜箔电极线，该铜箔电极线与上述银电极线具有相同长度；

(9)在上述设有银电极线和铜箔电极线的多功能发热体上涂布绝缘材料、干燥，形成绝缘层。

进一步，步骤(4)中，可将占原纸重量0.1％-40％的碳纳米管添加在碳粉混合液。

进一步，步骤(2)中，第二层初纸可通过在VAT设备中增加浆槽金属网、浆槽网状模具或篆刻浆槽空洞形成网状。

进一步，步骤(1)中，造纸用纸浆可采用喷射方式形成第一层初纸。

进一步，第二层网状初纸的花纹为三角形、菱形、六角形等直线图形，以及该花纹在网状初纸上按照一定间距断开形成剪裁线。

进一步，在步骤(2)中的极细碳纤维混合液中可按一定比例添加电气石、星光石之一或两者的混合物。

进一步，在步骤(4)中的碳粉混合液中可按占原纸重量的1％-5％的比例，添加电气石、星光石之一或两者的混合物。

进一步，上述水溶性粘合剂采用环氧树脂、丙稀酸树脂、聚氨酯树脂之一，或者上述材料两种或多种混合。

进一步，导电聚合物可采用聚合物聚苯胺、聚合物聚吡咯、聚合物聚噻吩、DIOPEN之一，或者上述材料两种或多种混合。

进一步，步骤(9)中将绝缘材料高温熔融形成绝缘液，涂布在设有上述银电极线和铜箔电极线的面状发热体上，在此之上再粘合一层绝缘膜以形成绝缘层，然后在此绝缘层上再次涂布上述绝缘液、再次粘合绝缘膜，形成至少2层以上的上述绝缘层。

进一步，上述绝缘材料采用HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PEN、PET、阻燃PET、PVC、阻燃PVC、PU、TPU、PI、硅胶、耐热硅胶之一，或者上述材料两种或多种混合。

发明的技术效果

本发明可通过有效涂布极细碳纤维、碳纳米管和碳粉，100％取代目前利用镍铬耐热合金线电阻热的发热体，而且可以形成面状发热体的初始模块-碳粉印刷式发热体未能实现的宽幅单件发热体和不受温度制约的超薄型发热体，一举解决了空间上的制约及安装、使用上的诸多问题，从而在使用直流及交流电形成发热体时可以不受限制地形成发热模块，实现多种便利的发热体。

此外，是一种根本不会发生以往的面状发热体所具有的电磁波危害的结构，有益健康；且与其他面状发热体相比，显著节省耗电量，因此将成为经济且最大限度减少环境污染的新一代发热模块。

此外，与在发达国家作为电取暖模块深受青睐的印刷式面状发热体相比，也具备优异的技术价值，因此不仅可替代进口，还能成为通过出口在发热模块部件材料领域创汇和进行技术出口的机会。

附图说明

图1是本发明中利用碳纤维制备多功能发热纸的制造设备示意图；

图2是本发明中第一初纸的示意图；

图3是本发明中第二层初纸的示意图；

图4是本发明中原纸的侧视图；

图5是本发明中多功能发热基体的结构示意图；

图6是本发明中长纤维解离装置的示意图；

图7a是本发明中用来制造基体纸的VAT设备的侧视图；

图7b是本发明中用来制造基体纸的VAT设备的示意图；

图8是本发明中VAT设备的金属网的示意图；

图9是本发明中绝缘膜涂布设备的示意图。

符号说明

101-天然纸浆；102-人造纤维；103-无机混合物；104-化学添加剂；201-孔纹；202-第二层网状初纸；203-剪裁线；301-第一层初纸；302-第二层网状初纸；303-碳混合物层；304-铜电极线；305-银电极线；401：解离槽原料投放口402：解离槽(Dissociation Tank)；403：解离槽的倾斜部位；404：叶轮(Impeller)；405：长刀片叶轮(Long Knife Impeller)；406：转换控制部分(Inverter Control)；407：发动机(Motor)；501：VAT原料投放口；502：倾斜型管(Taper Tube)；503：门墙(Gate Wall)；504：薄片控制螺旋提升器(Slice Control Screw Jack)；505：滚筒(Cylinder)；506：废物端(Rubbish Tip)；508：溢流(Over Flow)；509：真空风扇(Vacuum Fan)；601-第一层金属网(lst Wire)；602-第二层金属网(2nd Wire)；603-平板环(Plate Ring)；604-环形臂(Ring Arm)；605-Drum Space；702-铜箔供给装置；703-冷却辊(Chiller Roll)；704-T-Die；705-Plate Out Roll；706-铸辊(Casting Roll)；707-绝缘膜供给装置；708-复卷机(Rewinder)；。

具体实施方式

本发明造纸过程有如下特点：本发明将造纸用纸浆(40％-90％)和聚酯纤维等人造纤维(5％-30％)混合后，通过顶箱(head box)一次喷射到毛布上，或者为了防止因极细碳纤维较长，通过顶箱喷射过程中出现堵塞或缠结现象，以开放式顶箱进行二次喷涂，从而进行第一层初纸的制备。

将占第二层初纸重量的40％-90％天然纸浆、占第二层初纸重量的2％-30％聚酯等人造纤维、占第二层初纸重量的8％-50％极细碳纤维混合培养，极细碳纤维的横截面直径为15nm-50μm，在保持一定加热温度(60-150℃)后，以良好的固解状态，采用适于移送极细碳纤维的合理制造构成要素—长纤维的1Pitch型螺旋泵，采用配备在原料的压送时防止纤维的偏重或纠缠现象之排管装置的解离装置，并且为了维持从原料投放口流入之原料的均匀分散和混合，采用处于理想比例关系的低速(20-150rpm/min)发动机，从而使多功能发热体的电阻分布均匀。

在此制备第二层网状初纸，在VAT装置中第二层初纸形成具有三角形、棱形、六角形等多种花纹和一定宽度的剪裁线，并与第一层初纸叠加形成原纸。

在此进行碳粉混合液制备，碳粉混合液制备过程具有如下特征：本发明中将占原纸重量0.1-20％的碳纳米管，以适当比例混合占原纸重量的3-40％的乙炔基、沥青基、聚丙烯腈基、椰壳导电或非导电碳纤维，混合占原纸重量0.2-30％的聚合物聚苯胺、聚合物聚吡咯、DIOPEN等导电聚合物，混合占原纸重量1-5％的水溶性环氧或水溶性聚丙烯腈及水溶性聚氨酯粘合剂，以及混合与造纸工艺无关的其他功能性无机物如电气石、星光石等构成混合液。

本发明在混有极细碳纤维的第二层网状初纸上采用含浸或空气喷涂或凹印方式将碳粉混合液涂布于花纹部分，形成多功能发热基体。由于整个发热体温度均匀，可防止因局部电阻减少导致的温度升高，从而延长发热体寿命。且具有发生负离子、提高导热率、屏蔽电磁波、屏蔽水脉波等日常生活所需的复合功能

含浸涂布方式，可通过调整碳粉混合液的电阻及调整含浸工序中压辊的间隔来调整所涂碳粉混合液的厚度，从而实现任意的面状发热体温度及宽度。

空气喷涂方式，可实现通过调整碳粉混合液的组成及电阻值来减少两面发热温度差，同时可通过调整喷射量，实现任意的面状发热体温度及宽度。

凹印涂布方式，可通过调整碳粉混合液的粘度及电阻，依靠色差呈现多种颜色和美丽的外观，实现任意的面状发热体发热温度及宽度。

在此制备电极线，电极线设置工序具有如下特征：本发明将由银(Silver)粉、硅胶或聚氨酯、聚氨酯环氧树脂等能够赋予柔软性的粘合剂和稀释剂混合后，转移到内装水平或垂直旋转翼和刮器的混合罐，用以一定电极宽度(1-25mm)在形成碳粉混合液的基体上印刷、烘干，从而形成银电极线(宽1-25mm)，或者通过喷涂混合液形成电极线，或者通过丝印或凹印设制备电极线。

在此制备压延铜箔，本发明在银(Silver)粉电极线上，将经过以导电聚合物(聚合物聚苯胺、聚合物聚吡咯、DIOPEN)为基本成分的导电粘合剂或胶粘剂叠压压延铜箔，压延铜箔(35-50μm)首先激光切割加工成10-25mm的宽度后，叠放于银粉电极线上或距离银粉电极线(704)边缘错开约2mm-10mm左右的一定间隔后，将压延铜箔电极线挤压，从而防止以往的铜箔分离现象，具有抗皱性；防止放电、杜绝漏电。

本发明通过将绝缘材料挤压或涂布或喷涂于形成银电极线的基体上，形成多功能发热体，从而显著改善温度限制幅度，使0.15mm-0.8mm厚的发热体可达到380℃的温度，拓宽了适用范围。

在此进行绝缘层制备，100℃以下发热体，用PET复合多层膜、PVC复合多层膜和PEN复合多层膜来形成绝缘膜，且完全不用热熔胶粘剂(EVA)，在T-DIE上熔融PE树脂后，将PE树脂用作胶粘剂，从而最大限度控制耐热性及层压粘结热挤压膜时可能产生的空气量，保证完美的粘结力和密闭性，还从根本上消除温度升高引发的多功能发热体的扭曲、皱缩、鼓起变形、功能丧失和电弧现象，实现用途多样化和保障产品寿命；70℃-180℃发热体，用PEN复合多层膜或PREPREG(含浸酚醛树脂或环氧树脂的玻璃纤维材料)来形成绝缘膜，在T-DIE机上熔融PVC树脂、PE树脂或聚氨酯环氧共混树脂或聚氨酯树脂后，将其用作胶粘剂；150℃-300℃发热体，用聚酰亚胺膜(PI)或硅胶树脂膜形成绝缘膜，将聚酰亚胺用作胶粘剂；200℃-400℃发热体，用耐热硅胶树脂或聚酰亚胺膜(PI)来形成绝缘膜。本发明根据不同温度选择性形成绝缘膜的方法，摆脱目前通过热体或热辊来进行层压的方式，以T-DIE挤压成型方式或热压机加压成型来形成多功能发热体的绝缘层，从而实现横向的比较均匀的绝缘涂布，加快绝缘膜的冷却速度，因此可在构建高速批量生产同时，将产品质量保持较高水平；所使用绝缘膜由耐热或阻燃材料构成，可显著改善发热体寿命。

此外，本发明改善了传统的多功能发热体的不抗皱，完成在出褶或弯曲的情况下也不会出现短路问题的性能，可自由选择具有抗皱性的PVC或TPU、PU(聚氨酯)等树脂膜为绝缘材料，从而赋予多种用途和功能性。

下面，结合附图对本发明利用碳纤维制造多功能发热纸的过程进一步说明。

图1是本发明中利用碳纤维制备多功能发热纸的制造设备示意图；图2是本发明中第一初纸的示意图；图3是本发明中第二层初纸的示意图；图4是本发明中原纸的侧视图；图5是本发明中多功能发热基体的结构示意图；图6是本发明中长纤维解离装置的示意图；图7a是本发明中用来制造基体纸的VAT设备的侧视图；图7b是本发明中用来制造基体纸的VAT设备的示意图；图8是本发明中VAT设备的金属网的示意图；图9是本发明中绝缘膜涂布设备的示意图。

结合图1说明如下：经过原料混合，在单网造纸机(Wire Part)形成第一层初纸，在VAT装置(VAT Part)形成第二层网状初纸，经过杨克烘干机的干燥过程，形成多功能发热基体，在后续造纸装置上，通过由银粉罐、银粉抽吸辊和电极印刷辊构成银电极，通过铜箔供给装置，将压延铜箔叠压到银电极线上，再次烘干后，通过绝缘膜供给装置和T-Die熔融绝缘材料与绝缘膜(306)挤压，从而完成本发明多功能发热纸的制造。

结合图2和图3说明如下：

第一层初纸制备，将占第一层初纸重量的40％-90％的天然纸浆101、占第一层初纸重量的5％-30％的聚酯等人造纤维102、粘合剂-水溶性聚丙烯腈树脂或水溶性环氧树脂和PVA等化学混合物104、黄土、陶瓷、星光石、电气石等无机混合物103，投入加热的固解罐内，用安装在固解罐内的可顺/逆时针旋转的旋转翼搅拌后，通过喷射装置-顶箱和开放式顶箱，按一定喷射率喷射在毛布层上。

将占第二层初纸重量的40％-90％天然纸浆、占第二层初纸重量的2％-30％聚酯等人造纤维、占第二层初纸重量的8％-50％极细碳纤维混合培养，极细碳纤维的粗度为15nm-50μm，在保持一定加热温度(60~150℃)后，以良好的固解状态，采用适于移送极细碳纤维的合理制造构成要素—长纤维的1Pitch型螺旋泵，采用配备在原料的压送时防止纤维的偏重或纠缠现象之排管装置的解离装置，并且为了维持从原料投放口流入之原料的均匀分散和混合，采用处于理想比例关系的低速(20-150rpm/min)发动机，从而使多功能发热体的电阻分布均匀。参照图6，解离槽内设有与所移送原料垂直方向旋转的叶轮，以及设有防止长纤维切断的长刀刃状的辅助叶轮，该解离槽下部未安装搅拌器的一端为半径500-1100mm的倾斜球面。

参照图7，为了维持功能性发热纸精确的基重和电阻，采用无原料供应压力的配备倾斜型TUBE管502的圆网机浆槽，减少原料对管道的压力，防止涡流引起的凝聚，将填充的功能性发热纸原料混合物，以接近于自然压力的状态供应到门墙(Gate Wall)503。通过薄片控制螺旋提升器(Slice Control Screw Jack)504调整纵向抗拉强度(MD-机械方向)和横向抗拉强度(CD-垂直于机械方向)的MD∶CD比率为60∶40，通过打开或关闭薄片(Slice)507调整原料流速，旋转内部水位与倾斜型TUBE502之间存在一定水位差的滚筒505时，原料物质被附着到滚筒505表面，上部的真空风扇(Vacuum Fan)509吸收湿纸(Wet Paper)的水分，移送到挤压过程，在这里，剩余的原料混合物通过溢流(Over Flow)508流出，在原料投放口501汇合。经过这些过程，形成初始状态的第二层初纸。

结合图8说明如下：从VAT装置移送的湿纸，为了具有三角形、棱形、梯形、六角形、平行四边形、三叶草形等多种直线形花纹，在VAT Cylinder表面金属网602上用铅、铝等金属或合金焊接形成规则性排列的具有一定形状如三角形、棱形、六角形等的花纹，或用环氧树脂、硅胶、聚氨酯、聚丙烯腈、聚乙烯、橡胶化合物等能够与金属粘着的化学物质或树脂构成的汽缸模具形成花纹，或以花纹的金属网601作为造纸金属网，使极细碳纤维发热体具备三角形、棱形、六角形等多种花纹和花纹断开处形成的剪裁线。

此外，为了实现多功能，在碳纤维混合液中添加占第二层初纸重量的1％-10％导电聚合物和占第二层初纸重量的1％-10％的功能性无机物混合物，如电气石、星光石、发生负离子的矿物。

本发明中将占原纸重量0.1％-20％的碳纳米管，以适当比例混合占原纸重量的3％-40％的乙炔基、沥青基、聚丙烯腈基、椰壳导电或非导电碳纤维，混合占原纸重量0.2％-30％的聚合物聚苯胺、聚合物聚吡咯、DIOPEN等导电聚合物，混合占原纸重量1％-5％的水溶性环氧或水溶性聚丙烯腈及水溶性聚氨酯粘合剂，以及混合与造纸工艺无关的其他功能性无机物如电气石、星光石等构成混合液。参考图3、图4，将第一层初纸301与第二层初纸202叠压，将碳粉混合液涂布在第二层初纸上的花纹部分，形成不需要通电的孔201和绝缘剪裁线203，可沿着剪裁线任意剪裁多功能发热体。

结合图5、图9说明如下：在形成碳粉混合液的基体上，将由银(Silver)粉、硅胶或聚氨酯、聚氨酯环氧树脂共混物等能够赋予柔软性的粘合剂和稀释剂混合后，转移到内装水平或垂直旋转翼和刮器的混合罐后，用以一定间隔、按电极宽度(1mm-25mm)刻有单个或多个电极形状的橡胶或不锈钢印刷辊沾银粉混合液后，在基体上印刷银粉混合液、烘干，形成银电极线(宽1mm-25mm)305。在银(Silver)粉电极线305上，通过以导电聚合物(聚合物聚苯胺、聚合物聚吡咯、DIOPEN)为基本成分的导电粘合剂或胶粘剂叠压压延铜箔(厚35μm-50μm)304，该压延铜箔激光切割加工成10mm-25mm的宽度后，叠放于银粉电极线上或距离银粉电极线边缘错开约2mm-10mm左右的一定间隔后，通过冷却辊703和Plate OutRoll 705将压延铜箔电极线挤压。

将与需要绝缘的表面绝缘膜相同或具有粘着性的绝缘材料(HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PEN、PET、阻燃PET、PVC、阻燃PVC、PU、TPU、PI、硅胶、耐热硅胶)的原料树脂通过T-Die704熔融挤出后，通过绝缘膜供给装置707供应的绝缘膜一同通过铸辊706进行挤压，在基体上实现绝缘层。

以往制造发热体的方式为，将碳粉和粘合剂混合后按一定样式印刷在聚酯(PET)膜上，然后利用聚酯膜或热熔胶粘剂(EVA)绝缘粘接到面状发热体，因此以往方式的面状发热体，不能摆脱实现发热温度上的局限性(理论值83℃)，用途有限，且可使用的绝缘膜材料也有限，当发热到一定温度(约65℃)以上时，层压在绝缘膜上的热熔胶粘剂(EVA)鼓起，引发面状发热体外观及性能上的致命缺陷，因此只能制造有局限性的发热体。

以往制造面状发热体时所使用的绝缘层和绝缘膜，并不是多层结构，而是用具备一定物性的膜(典型的是在PET膜上涂布热熔胶粘剂的热层压绝缘膜)来加强面状发热体结构的强度，且为保证防水性、耐久性，利用热辊式层压设备，以热熔胶粘剂的胶粘力升高热辊的温度后，压下压辊以一定温度和压力使绝缘材料贴紧。

这些以往的工艺，具有目前面状发热体产品的共同特征：简便、制造成本低廉，但是发热体在使用中达到一定温度如60℃-80℃以上时，用作膜胶粘剂的热熔胶粘剂(EVA)熔融，体积持续膨胀，导致面状发热体的绝缘膜鼓起，从而出现作为面状发热体的致命缺陷。

为预防上述致命缺陷、制造消费者能够放心使用的产品，本发明用绝缘材料包括：HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PEN、PET、阻燃PET、PVC、防水油布、阻燃PVC、PU、TPU、PI、玻璃纤维-环氧预浸料坯(Prepreg)、玻璃纤维-酚醛预浸料坯、硅胶、耐热硅胶等原料(颗粒)代替目前的膜胶粘剂-热熔胶粘剂(EVA)，以T-DIE方式在挤出机上熔融后，以一定压力挤出涂布于面状发热体，之后通过螺旋桨使面状发热体经过桶和金属丝网后，在T-DIE上将绝缘膜(HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PEN、PET、阻燃PET、PVC、阻燃PVC、PU、TPU、PI、硅胶、耐热硅胶)直接熔融粘结于面状发热体，从而摆脱目前胶粘剂的温度限制，形成任意温度的产品群，而且大大提高了耐用性和防水性。

由此，本发明利用复合结构碳纤维发热体显著改善温度限制幅度，使0.15mm-0.8mm厚的发热体可达到380℃，适用于多种用途，且可根据不同发热温度选择性采用不同绝缘材料及绝缘膜来构成绝缘层，从而完成不同温度发热体的制备。

因此，本发明为了满足使用者的需求，大幅增加了功能性发热纸可达到的温度范围，将限制发热纸宽度的因素减少为极少，适用于使用直流及交流电，而且在使用过程中还减少电磁波的危害，有益于人类健康，节约能源。

Claims (11)

1、一种利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其步骤包括：

(1)将占第一层初纸重量的40％-90％的造纸用纸浆、占第一层初纸重量的5％-30％的聚酯纤维等人造纤维和水混合后形成造纸用纸浆，用该造纸用纸浆制备第一层初纸；

(2)将占第二层初纸重量的40％-90％造纸用纸浆、占第二层初纸重量的2％-30％聚酯等人造纤维、占第二层初纸重量的8％-50％极细碳纤维混合培养形成极细碳纤维混合液，其中，极细碳纤维粗为15nm-50μm，用该混合液制备第二层网状初纸；

(3)将第一层初纸和第二层网状初纸叠加形成原纸；

(4)将占原纸重量的3％-50％的碳粉、占原纸重量的2％-30％的导电聚合物、占原纸重量的1％-5％的水溶性粘合剂与水混合制成碳粉混合液；

(5)在上述第二层网状初纸上含浸或涂布上述碳粉混合液、烘干，形成碳粉混合层，构成多功能发热基体；

(6)将上述基体进行切割；

(7)在切割后的基体一面的两侧，以宽10mm-25mm涂布银粉、水溶性粘合剂和稀释剂混合形成的银粉混合液、烘干，形成银电极线；

(8)通过以导电聚合物为基本成分的导电胶粘剂或粘合剂，在银电极线上叠压厚35μm-50μm、宽10mm-25mm的铜箔电极线，该铜箔电极线与上述银电极线具有相同长度；

(9)在上述设有银电极线和铜箔电极线的多功能发热体上涂布绝缘材料、干燥，形成绝缘层。

2、如权利要求1所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：步骤(4)中，将占原纸重量0.1％-40％的碳纳米管添加在碳粉混合液。

3、如权利要求1所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：步骤(2)中，第二层初纸是通过在VAT设备中增加浆槽金属网、浆槽网状模具或篆刻浆槽空洞形成网状。

4、如权利要求1或2所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：步骤(1)中，造纸用纸浆采用喷射方式形成第一层初纸。

5、如权利要求1或3所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：第二层网状初纸的花纹为三角形、菱形、六角形等直线图形，以及该花纹在网状初纸上按照一定间距断开形成剪裁线。

6、如权利要求1或2所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：在步骤(2)中的极细碳纤维混合液中按一定比例添加电气石、星光石之一或两者的混合物。

7、如权利要求1或2所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：在步骤(4)中的碳粉混合液中按占面状发热体重量的1％-5％的比例，添加电气石、星光石之一或两者的混合物。

8、如权利要求1或2所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：上述水溶性粘合剂采用环氧树脂、丙稀酸树脂、聚氨酯树脂之一，或者上述材料两种或多种混合。

9、如权利要求1或2所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：导电聚合物采用聚合物聚苯胺、聚合物聚吡咯、聚合物聚噻吩、DIOPEN之一，或者上述材料两种或多种混合。

10、如权利要求1所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：步骤(9)中将绝缘材料高温熔融形成绝缘液，涂布在设有上述银电极线和铜箔电极线的面状发热体上，在此之上再粘合一层绝缘膜以形成绝缘层，然后在此绝缘层上再次涂布上述绝缘液、再次粘合绝缘膜，形成至少2层以上的上述绝缘层。

11、如权利要求1或10所述的利用碳纤维制备多功能发热纸的方法，其特征在于：上述绝缘材料采用HDPE、LDPE、LLDPE、VLDPE、PP、PEN、PET、阻燃PET、PVC、阻燃PVC、PU、TPU、PI、硅胶、耐热硅胶之一，或者上述材料两种或多种混合。

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