一種硅橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種硅橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方法，取硅橡膠加入碳黑、碳纖維或不銹鋼纖維，超聲作用，同時攪拌，得均勻分散的混合物溶液；溶液中加入交聯劑，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽真空除去氣泡，然后在20～100℃下交聯0.5～10h，交聯成型得混雜填料的柔性硅橡膠導體。本發明以柔性的硅橡膠為基體，以炭黑、碳纖維或不銹鋼纖維為混雜填料，炭黑、碳纖維或不銹鋼纖維均勻分散在硅橡膠基體中，既導電又發熱，在較低的外加電壓下，就可獲得很高的表面溫度。并且混雜填料可形成協同作用，在較低的含量下形成導電，可保持硅橡膠的柔性；可保持導電網絡的柔性，有利于制備柔性、可變形的加熱體。
【專利說明】
一種硅橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及柔性聚合物基導電發熱膜的制備方法，更具體地說，具體涉及一種硅 橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前可用于加熱的方式和材料有很多，包括電加熱、紅外加熱以及電磁加熱等。由 于加熱效率高、使用方便，電加熱應用非常廣泛。用于電加熱的材料主要是導電體，其中導 電體包括金屬導體以及聚合物導電體。由于制備簡易、密度低以及柔韌性好，聚合物基導電 復合材料廣泛用于制作導電發熱材料。社會的發展對導電發熱材料要求愈來愈高，例如要 求發熱體具有較好的柔性，能任意變形以適于不同場合的使用，因此柔性的可變性的導電 發熱體逐漸引起重視。
[0003] 現有:CN 101928422 A公開了一種聚合物基導電發熱復合膜材料的制備方法，聚 合物基體采用聚乙烯或聚乙烯與乙烯基共聚物的混合物，導電發熱填料采用碳纖維或鍍鎳 碳纖維，溶液或熔混法共混復合，壓制成膜，得到導電發熱聚合物復合膜;然后將導電發熱 聚合物復合膜室溫伽馬射線輻射交聯處理，再加熱處理去除自由基，得到最終樣品。該復合 材料具有較好的發熱效率，但基體采用聚乙烯，柔性低。CN 104159348 A公布了一種柔性大 面積高發熱功率電熱膜制作方法，電熱薄膜包括導電薄膜，導電薄膜的兩端連接銅電極，導 電薄膜及與之相連的銅電極由絕緣塑料薄膜絕緣密封。雖制作的產品具有一定的柔性，但 因其僅以炭黑為導電體，導電網絡不穩定;在一定的變形下，導電網絡易破壞。
[0004]因此開發出一種具有良好導電性的柔性發熱導體是當前亟待解決的問題。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是針對上述現狀，旨在提供一種發熱溫度高，在拉伸應變為20%發 熱溫度保持性好，柔性好的硅橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方法。
[0006] 本發明目的的實現方式是，一種硅橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方 法，制備的具體步驟如下：
[0007] 1)稱取10g娃橡膠，隨后加入0.2~4g碳黑、0.1~3g碳纖維或0.1~3g不銹鋼纖維， 室溫超聲作用5~60min，同時攪拌，獲得均勻分散的混合物溶液；
[0008] 所述硅橡膠是聚二甲基硅氧烷，甲基乙烯基硅橡膠或甲基苯基乙烯基硅橡膠；
[0009] 所述炭黑的直徑為0.2~100μπι;
[0010] 所述碳纖維的直徑為2~30μηι，長0 · 05~8mm;
[0011] 所述不銹鋼纖維的直徑為5~30μπι，長0.05~8mm;
[0012] 2)在步驟1)的溶液中加入0.05~2g交聯劑，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時 抽真空20min除去氣泡，真空度為0.06MPa，然后在20~100°C下交聯0.5~10h，交聯成型得 混雜填料的柔性硅橡膠導體；
[0013]所述交聯劑為羥基硅油，2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基過氧化)己烷，過氧化二異丙 苯或甲基三乙酸氧基硅烷。
[0014] 本發明的優點：
[0015] 1、采用硅橡膠提供柔性，使得發熱體具備柔性，有可變形性；
[0016] 2、利用不同形態和尺寸的炭黑和碳纖維或不銹鋼纖維作為混雜填料，炭黑、碳纖 維或不銹鋼纖維均勻分散在硅橡膠基體中，既導電又發熱，在較低的外加電壓下，就可獲得 很高的表面溫度；
[0017] 3、炭黑提供近程導電通路，碳纖維或不銹鋼纖維提供遠程導電通路，其形成協同 作用，在較低的含量下形成導電，可保持硅橡膠的柔性，會降低填料的用量，且提高復合材 料電導率;可以得到柔性的導電網絡，可以使得材料在一定的拉伸應變和變形下仍能保持 發熱性能，保持導電網絡的柔性，有利于制備柔性、可變形的加熱體。
【具體實施方式】
[0018] 本發明將稱取適量的硅橡膠，隨后加入炭黑、碳纖維或不銹鋼纖維，超聲作用5~ 60min，并同時攪拌;所述硅橡膠是聚二甲基硅氧烷，甲基乙烯基硅橡膠或甲基苯基乙烯基 硅橡膠。優選為聚二甲基硅氧烷。溶液中加交聯劑，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，抽真空 除去氣泡，然后在20~100°C下0.5~10h交聯成型，得混雜填料的柔性硅橡膠導體;所述交 聯劑為羥基硅油，2,5_二甲基-2,5-二(叔丁基過氧化)己烷（以下簡稱為雙25)，過氧化二異 丙苯（以下簡稱為DCP)或甲基三乙酸氧基硅烷。
[0019] 下面用具體實施例詳述本發明。
[0020] 實施例1、稱取10g聚二甲基硅氧烷，加入1.5g直徑3μπι的炭黑和1.5g直徑5μπι，長度 0.5mm碳纖維，然后在超聲波細胞破碎儀中室溫超聲30min，其中超聲分次進行，進行規律為 超聲5分鐘，停3分鐘。隨后加入0.5g交聯劑羥基硅油，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時 抽真空20min除去氣泡，真空度為0.06MPa，然后在60°C下2h交聯成型，得混雜填料的柔性硅 橡膠導體。
[0021] 實施例2、稱取10g聚二甲基硅氧烷，加入lg直徑0.2μπι的炭黑和2g直徑8μπι，長度 0.05mm碳纖維，然后在超聲波細胞破碎儀中室溫超聲40min，其中超聲分次進行，進行規律 為超聲5分鐘，停3分鐘。隨后加入0.05g交聯劑雙25,混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽 真空20min除去氣泡，真空度為0.06MPa，然后在60°C下2h交聯成型，得混雜填料的柔性硅橡 膠導體。
[0022] 實施例3、同實施例2，不同的是，稱取10g聚二甲基硅氧烷，加入2g直徑5μπι，長 0.05mm的不銹鋼纖維替代碳纖維。
[0023] 實施例4、稱取10g聚二甲基硅氧烷，加入0.2g直徑30μπι的炭黑和3g直徑2μπι，長 0.5mm碳纖維，然后在超聲波細胞破碎儀中室溫超聲5min，其中超聲分次進行，進行規律為 超聲5分鐘，停3分鐘。隨后加入lg交聯劑DCP，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽真空 20min除去氣泡，真空度為0.06MPa，然后在60°C下2h交聯成型，得混雜填料的柔性硅橡膠導 體。
[0024] 實施例5、稱取10g聚二甲基硅氧烷，加入4g直徑Ιμπι炭黑和O.lg直徑18μπι，長3mm碳 纖維，然后在超聲波細胞破碎儀中室溫超聲60min，超聲分次進行；隨后加入2g交聯劑甲基 三乙酸氧基硅烷，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽真空20min除去氣泡，真空度為 0.06MPa，然后在60°C下2h交聯成型，得混雜填料的柔性硅橡膠導體。超聲分次進行規律為 超聲5分鐘，停3分鐘。
[0025] 實施例6、稱取10g甲基苯基乙烯基硅橡膠，加入lg直徑100μπι炭黑和3g直徑30μπι， 長8mm碳纖維，然后在超聲波細胞破碎儀中室溫超聲60min，其中超聲分次進行;隨后加入lg 交聯劑羥基硅油，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽真空20min除去氣泡，真空度為 0.06MPa，然后在20°C下10h交聯成型，得混雜填料的柔性硅橡膠導體。超聲分次進行規律為 超聲5分鐘，停3分鐘。
[0026] 實施例7、同實施例6，不同的是，采用3g直徑ΙΟμπι，長3_不銹鋼纖維替代碳纖維。 [0027] 實施例8、稱取10g硅橡膠甲基乙烯基硅橡膠，加入4g直徑20μπι炭黑和O.lg直徑30μ m，長8mm不銹鋼纖維，然后在超聲波細胞破碎儀中室溫超聲60min，超聲分次進行;隨后加入 〇.5g交聯劑羥基硅油，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽真空20min除去氣泡，真空度 為0.06MPa，然后在100°C下0.5h交聯成型，得混雜填料的柔性硅橡膠導體。超聲分次進行規 律為超聲5分鐘，停3分鐘。
[0028] 對比例1、稱取10g聚二甲基硅氧烷，加入3g直徑20μπι炭黑，然后在超聲波細胞破碎 儀中室溫超聲60min，超聲分次進行；隨后加入0.5g交聯劑羥基硅油，混合均勻后倒入四氟 乙烯模具，同時抽真空20mm除去氣泡，真空度為0.06MPa，然后在100°C下0.5h交聯成型，得 混雜填料的柔性硅橡膠導體。超聲分次進行規律為超聲5分鐘，停3分鐘。
[0029] 對比例2、稱取10g聚二甲基硅氧烷，加入所述3g直徑18μπι，長8mm碳纖維，然后在超 聲波細胞破碎儀中室溫超聲60min，超聲分次進行；隨后加入0.5g交聯劑羥基硅油，混合均 勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽真空20min除去氣泡，真空度為0.06MPa，然后在100°C下 〇. 5h交聯成型，得混雜填料的柔性硅橡膠導體。超聲分次進行規律為超聲5分鐘，停3分鐘。
[0030] 對比例3、稱取10g聚二甲基硅氧烷，加入所述3g直徑18μπι，長8mm不銹鋼纖維，然后 在超聲波細胞破碎儀中室溫超聲60min，其中超聲分批次進行;隨后加入0.5g交聯劑羥基硅 油，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽真空除去氣泡，真空度為〇.〇6MPa，然后在100°C 下〇 . 5h交聯成型，得混雜填料的柔性硅橡膠導體。超聲分次進行規律為超聲5分鐘，停3分 鐘。
[0031 ] 各實施例的在5V和10V電壓下表面溫度和在拉伸或彎曲下的表面溫度見下表：（樣 品尺寸為長度*寬度*厚度= 8cm*5cm*lmm)
[0034]從表中可以看出，當如對比例1~3采用單一填料時，所得柔性硅橡膠導體在相同 的電壓下，發熱溫度較低，且在拉伸20%時發熱溫度降低明顯，而如實施例1~8采用炭黑和 碳纖維或不銹鋼纖維的混雜填料時，所得柔性硅橡膠導電發熱體發熱溫度高，且在拉伸應 變為20 %發熱溫度保持性好，說明柔性好。
【主權項】
1. 一種硅橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方法，其特征在于:具體步驟如下： 1) 稱取IOg娃橡膠，隨后加入0.2~4g碳黑、0.1~3g碳纖維或0.1~3g不銹鋼纖維，室溫 超聲作用5~60min，同時攪拌，獲得均勾分散的混合物溶液； 所述硅橡膠是聚二甲基硅氧烷，甲基乙烯基硅橡膠或甲基苯基乙烯基硅橡膠； 所述炭黑的直徑為0.2~100μπι; 所述碳纖維的直徑為2~30μηι，長0.05~8mm; 所述不銹鋼纖維的直徑為5~30μηι，長0.05~8mm; 2) 在步驟1)的溶液中加入0.05~2g交聯劑，混合均勻后倒入四氟乙烯模具，同時抽真 空20min除去氣泡，真空度為0.06MPa，然后在20~100°C下交聯0.5~10h，交聯成型得混雜 填料的柔性硅橡膠導體； 所述交聯劑為羥基硅油，2,5_二甲基-2,5-二(叔丁基過氧化）己烷，過氧化二異丙苯或 甲基三乙酸氧基硅烷。2. 根據權利要求1所述的一種硅橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方法，其特 征在于:步驟1)中所述硅橡膠為聚二甲基硅氧烷。3. 根據權利要求1所述的一種硅橡膠基柔性可變形導電發熱復合膜的制備方法，其特 征在于:步驟2)的超聲分次進行規律為超聲5分鐘，停3分鐘。
【文檔編號】C08K7/04GK105949789SQ201610506755
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】張 榮, 胡圣飛, 劉清亭, 徐成成, 胡海龍
【申請人】湖北工業大學