一种添加纳米材料的碳系导电浆料的制备方法及应用[发明专利]

*CN101847466A*

(10)申请公布号 CN 101847466 A(43)申请公布日 2010.09.29

(12)发明专利申请

(21)申请号 201010137866.9(22)申请日 2010.03.22

(71)申请人朱惠欣

地址214001 江苏省无锡市南市桥巷70号

301室申请人陈凤余

成鸿章(72)发明人朱惠欣 陈凤余 成鸿章

(74)专利代理机构无锡市大为专利商标事务所

32104

代理人时旭丹 刘品超(51)Int.Cl.

H01B 1/08(2006.01)H05B 3/14(2006.01)

H01B 13/00(2006.01)H01B 1/04(2006.01)

(54)发明名称

一种添加纳米材料的碳系导电浆料的制备方法及应用(57)摘要

一种添加纳米材料的碳系导电浆料的制备方法及应用，属于电热功能材料技术领域。本发明单独采用或组合采用纳米γ-Al2O3及纳米SiO2作为碳系导电浆料的远红外增强剂；将纳米γ-Al2O3或/和纳米SiO2按比例加入碳系导电浆料中，初步混合，再高速搅拌充分混合，然后采用三辊机研磨4～5遍，最后进行产品性能检测。本发明添加纳米材料的碳系导电浆料及制作的产品，其辐射波长为2.5μm～14μm，峰值波长8μm左右，远红外线辐射强度增加20％左右，能有效提高作用于人体的透皮深度，从而作为能量疗法可极大地增强疗效；本发明制作的产品，电热转换效率可提高到99％，对节能降耗、实现低碳经济具有重要意义，广泛用于军事、工业、农牧业、医疗、交通、民用等许多领域。

权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页

CN 101847466 ACN 101847466 A

权 利 要 求 书

1/1页

1.一种添加纳米材料的碳系导电浆料的制备方法，其特征在于：单独采用或组合采用纳米γ-Al2O3及纳米SiO2远红外材料，作为碳系导电浆料的远红外增强剂；

将远红外纳米材料：纳米γ-Al2O3或/和纳米SiO2按比例加入碳系导电浆料中，用手工搅拌进行初步混合，再置于容积10L、转速3000转/分的高速搅拌机进行高速搅拌、充分混合20分钟，然后采用三辊机研磨4～5遍，最后进行产品性能检测；

单独采用纳米γ-Al2O3或纳米SiO2，加入量为在添加了纳米材料的碳系导电浆料中所占的质量分数为2％～10％；

或组合采用纳米γ-Al2O3及纳米SiO2，则要两种纳米材料等质量加入，两种纳米材料加入量在添加了纳米材料的碳系导电浆料中所占的质量分数各为1％～5％；

所用纳米γ-Al2O3的粒径为100nm～200nm，纳米SiO2的粒径为50nm～100nm；产品性能检测要求达到的主要技术指标为：(1)细度：用刮板细度计检测为≤5μm；(2)粘度：用NDJ-79型旋转式粘度计检测为2500～2800厘泊；(3)固含量：60％±5％。

2.用权利要求1所述方法制备的添加纳米材料的碳系导电浆料的应用，其特征在于：用于制作各种纳米远红外电热基材：纳米远红外电热膜、电热布、电热板；

所述纳米远红外电热基材用于制作各种电加热产品、电采暖产品、理疗健康产品、农牧业的地暖产品及大棚增温产品。

2

CN 101847466 A

说 明 书

1/3页

一种添加纳米材料的碳系导电浆料的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种添加纳米材料的碳系导电浆料的制备方法及应用，属于电热功能

材料技术领域。

[0001]

背景技术

本发明作出以前，碳系导电浆料一般由导电炭黑、石墨、高分子粘合剂、助剂、溶剂

等组成，经高速搅拌、研磨等工艺制成。

[0003] 这种碳系导电浆料制成的电热元件，电热转换效率通常在90％～95％；加热时辐射的远红外线不能与人体辐射的远红外线相匹配，而且远红外线辐射强度低，作用于人体影响微弱，对人体仅起加温作用。

[0004] 本发明作出以前的碳系导电浆料，在电加热领域，主要用于房屋采暖和管道保温等。

[0002]

发明内容

本发明的目的在于提供一种添加纳米材料的碳系导电浆料的制备方法及应用，就

是在碳系导电浆料中添加入适量具有远红外线增强功能的纳米材料：单独采用或组合采用纳米γ-Al2O3及纳米SiO2远红外材料，作为碳系导电浆料的远红外增强剂。[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：

[0007] 一种添加纳米材料的碳系导电浆料的制备方法：[0008] 选用电热稳定性好、符合电性能设计要求的碳系导电浆料；[0009] 单独采用或组合采用纳米γ-Al2O3及纳米SiO2远红外材料，作为碳系导电浆料的远红外增强剂；

[0010] 将远红外纳米材料：纳米γ-Al2O3或/和纳米SiO2按比例加入碳系导电浆料中，用手工搅拌进行初步混合，再置于容积10L、转速3000转/分的高速搅拌机进行高速搅拌、充分混合20分钟，然后采用三辊机研磨4～5遍，最后进行产品性能检测。[0011] 单独采用纳米γ-Al2O3或纳米SiO2，加入量为在添加了纳米材料的碳系导电浆料中所占的质量分数为2％～10％；

[0012] 或组合采用纳米γ-Al2O3及纳米SiO2，则要两种纳米材料等质量加入，两种纳米材料加入量在添加了纳米材料的碳系导电浆料中所占的质量分数各为1％～5％；[0013] 所用纳米γ-Al2O3的粒径为100nm～200nm，纳米SiO2的粒径为50nm～100nm；[0014] 产品性能检测要求达到的主要技术指标为：[0015] (1)细度：用刮板细度计检测为≤5μm；[0016] (2)粘度：用NDJ-79型旋转式粘度计检测为2500～2800厘泊；[0017] (3)固含量：60％±5％。

[0018] 调制好的添加了纳米材料的碳系导电浆料，存放一个月后才能用于生产。[0019] 用所述方法制备的添加纳米材料的碳系导电浆料的应用：用于制作各种纳米远红

[0005]

3

CN 101847466 A

说 明 书

2/3页

外电热基材：纳米远红外电热膜、电热布、电热板；

[0020] 所述纳米远红外电热基材用于制作各种电加热产品、电采暖产品、理疗健康产品、农牧业的地暖产品及大棚增温产品。[0021] 本发明的主要用途：本发明的应用范围广泛，可用本发明的添加了纳米材料的碳系导电浆料替代目前市场上普遍应用于电加热的普通碳系导电浆料，以提高节能效果，并赋予碳系导电浆料显著的理疗保健功能。[0022] 1、军事上：采用本发明添加了纳米材料的碳系导电浆料已研制成功了“部队单兵电热装置”，一套“部队单兵电热装置”包括电热保健马甲、电热保健护膝、电热保健皮鞋、电热保健睡袋、电热保健毯。“部队单兵电热装置”已在部队推广应用，可望解决高寒地区部队官兵的御寒难题。此外，还可在部队的军用电热帐篷、军用方舱等方面得到广泛的应用。[0023] 2、民用冬季采暖方面：用普通碳系导电浆料制成的低温辐射电热膜，正在我国房屋采暖领域得到逐步推广。如采用本发明添加了纳米材料的碳系导电浆料替代普通碳系导电浆料，由于本发明的添加了纳米材料的碳系导电浆料电热转换效率高达99％，对节能具有重要意义，符合低碳经济要求。[0024] 3、在健康产业领域：我国生产桑拿浴房的企业就很多，而且有大量出口，其加热用的电热材料，都是用普通碳系导电浆料生产的，如改用本发明的添加了纳米材料的碳系导电浆料，不仅有显著的节能效果，而且还可赋予更加显著的理疗保健功能。采用本发明添加了纳米材料的碳系导电浆料还能开发许多健康产品，对我国健康产业的发展将是一种推动。中国协和医科大学教授、我国红外医学著名专家杨子彬院士称：采用本发明生产的电热理疗产品，是可移动的“周林频谱仪”，本发明可望在健康产业领域发展成一项很大的产业集群。

[0025] 4、工业、交通、农牧业等方面：采用本发明添加了纳米材料的碳系导电浆料制成电热基材后，可以研究开发成众多应用于工业、交通、农牧业等方面的电热产品，对促进我国电加热领域的技术进步、节能降耗，具有普遍推广的重大意义。

[0026] 本发明所采用的碳系导电浆料和远红外纳米材料均在市场定点采购，主要定点供应商为：碳系导电浆料由北京北斗科技发展有限公司按要求提供；远红外纳米材料由上海阳山材料科技有限公司按要求提供。[0027] 实施本发明所采用的设备，均为通用设备。[0028] 本发明的有益效果：采用本发明添加了纳米材料的碳系导电浆料及制作的产品，其辐射波长为2.5μm～14μm，峰值波长8μm左右，远红外线辐射强度增加20％左右，能有效提高作用于人体的透皮深度，从而作为能量疗法可极大地增强疗效。[0029] 采用本发明添加了纳米材料的碳系导电浆料及制作的产品，电热转换效率可从90～95％提高到99％，对节能降耗、实现低碳经济具有重要意义。[0030] 纳米γ-Al2O3或/和纳米SiO2，单独使用或二者组合使用，使这种经添加了纳米材料的碳系导电浆料的电热转换效率提高4％～9％，达到99％。也就是说：采用这种添加了纳米材料的碳系导电浆料所制成的电热膜，可节电4％～9％，对节能具有重要意义。采用本发明的添加了纳米材料的碳系导电浆料制成的电热元件，加热时辐射的远红外线波长在2.5μm～14μm，峰值波长在8μm左右，远红外线辐射强度提高了20％左右，根据基尔霍夫辐射定律，这样的远红外线与人体辐射的远红外线(波长6μm～14μm，峰值波长9.3μm)

4

CN 101847466 A

说 明 书

3/3页

相匹配，形成最佳吸收并可转化为人体的内能，将其能量作用到皮下组织的一定深度，再通过血液循环，将能量传送到深层组织及器官，因此具有很好的理疗保健功效，为能量医学疗法提供了一种较为理想的功能材料，可广泛用于人体的理疗保健领域，对防治疾病，降低医疗费用，提高人民的健康水平具有非常积极的意义。附图说明

[0031] 图1本发明的工艺流程图。

[0032] 图2导电膜通电加热时辐射的远红外线图谱。试样1：添加了纳米γ-Al2O3的碳系导电浆料制作的红外幅射电热膜试样；试样2：未添加纳米γ-Al2O3的碳系导电浆料制作的对照膜试样。

具体实施方式

[0033] 以下本发明将结合工艺流程对使用的远红外纳米材料作进一步的描述。[0034] 实施例1：

[0035] 远红外纳米材料使用的是γ-Al2O3，粒径为100nm～200nm，加入量为在添加了纳米材料的碳系导电浆料中所占的质量分数的2％～10％。纳米γ-Al2O3(或纳米SiO2)按比例加入碳系导电浆料中，用手工搅拌进行初步混合，再置于容积10L、转速3000转/分的高速搅拌机进行高速搅拌、充分混合20分钟，然后采用三辊机研磨4～5遍，最后进行产品性能检测。

[0036] 将所得的添加了纳米材料γ-Al2O3(或纳米SiO2)的碳系导电浆料用丝网印刷的方法，印制在高分子薄膜上，接着放在烘箱中于150℃条件下烘干固化10分钟，所得导电膜制作电极后通电加热至表面温度40～43℃，测试导电膜通电加热时辐射的远红外线图谱，见附图2。

[0037] 将制作电极后的导电膜送中国计量科学研究院测试电热转换效率。电热转换效率达到99％。

[0038] 实施例2：

[0039] 将实施例1得到的添加了纳米材料γ-Al2O3的碳系导电浆料，用丝网印刷工艺印制在组织结构和经纬密度符合要求的纺织布料上，经烘干固化制成电热布，再通过设计及制作电极、封装、缝纫等系列工艺，加工成电热马甲，用温度可控的锂电池供电，送北京圣路加医疗信息咨询公司采用美国制造的并被美国法院唯一认定其准确性的“ACUPRO II生物能检测仪”，进行对人体健康影响的测试，采样检测14个人，检测结果表明：用远红外纳米碳系导电浆料制成的电热产品，对人体有很好的理疗保健功能。实施例3：

[0041] 远红外纳米材料使用的是纳米γ-Al2O3(粒径为100nm～200nm)和纳米SiO2(粒径为50nm～100nm)，二种材料等量加入，二种材料加入量为在添加了纳米材料的碳系导电浆料中所占的质量分数各为1％～5％，按实施例1相同工艺条件制备得到添加了纳米材料的碳系导电浆料。将所得的添加了纳米材料的碳系导电浆料用丝网印刷的方法，印制在树脂板上，接着放在烘箱中于150℃条件下烘干固化10分钟，所得导电板制成桑拿浴房电热理疗系统，其远红外线辐射图谱和电热转换效率与实施例1有同样的效果。

[0040]

5

CN 101847466 A

说 明 书 附 图

1/1页

图1

图2

6