纳米远红外负离子碳晶导电纸及其制备方法.pdf

本发明涉及电热元件的改进技术，具体为一种纳米远红外负离子碳晶导电纸及其制备方法，解决现有电热制品发热不均匀、有过热点、温差过大等问题，用于抗静电和制作加热电热板的电热元件。按重量百分比计，导电纸组成为：纸浆70－96％；纳米碳纤维2－20％；纳米远红外线负离子粉1－5％；扩散剂1－5％。本发明以纸浆、纳米碳纤维、纳米远红外负离子粉、扩散剂为原料，通过制浆、打浆、混浆、抄纸、烘干、上卷等工序制作成导电纸；在打浆过程中，进行混浆工序：将纳米碳纤维、扩散剂、纳米远红外负离子粉均匀地加入到纸浆中。本发明同时具有远红外的发射和负离子的释放功能，能有效彻底将电荷释放掉，既起到净化消毒作用，又起到对人体的健康作用。

1、  一种纳米远红外负离子碳晶导电纸，其特征在于：按重量百分比计，包括：纸浆70-96％；纳米碳纤维2-20％；纳米远红外线负离子粉1-5％；扩散剂1-5％。

2、  按照权利要求1所述的纳米远红外负离子碳晶导电纸，其特征在于：按重量百分比计，优选组成如下：纸浆88-93％；纳米碳纤维3-6％；纳米远红外线负离子粉2-3％；扩散剂2-3％。

3、  按照权利要求1所述的纳米远红外负离子碳晶导电纸的制备方法，其特征在于：以纸浆、纳米碳纤维、纳米远红外负离子粉、扩散剂为原料，在打浆过程中，进行混浆如下工序：将纳米碳纤维、纳米远红外负离子粉均匀地加入到纸浆中；其中，纳米碳纤维在打浆开始后1-4小时加入，同时加入造纸扩散剂；在加入纳米碳纤维后，继续打浆0.5-2小时加入纳米远红外负离子粉；打浆之后，经抄纸、烘干制作成导电纸。

4、  按照权利要求3所述的纳米远红外负离子碳晶导电纸的制备方法，其特征在于：打浆过程中进行检验，采用筛网100-200目筛网在纸浆的5cm深度以下多次取样，压干水分，光照去除水分，进行电阻测量，要求阻值误差在+2％～-5％范围内。

纳米远红外负离子碳晶导电纸及其制备方法
技术领域
本发明涉及电热元件的改进技术，具体为一种纳米远红外负离子碳晶导电纸及其制备方法。
背景技术
目前，除了金属与非金属等红外加热产品，碳纤维导电纸制成的电热产品也迅猛发展，在其使用中碳纤维电热产品虽优点众多，如：导电性能稳定、强度大、比重小、厚度薄、使用方便等。可是，现有的碳纤维导电纸共有的弱点就是做成电热制品发热不均匀，有过热点、温差过大，特别是制作温度在80℃以上的电热产品时，温差在20℃以上，即不符合国家标准，也给使用带来了隐患。虽然出现了碳纤维远红外增强的导电纸，但并不是所有增强的都有益健康，因为所添加的远红外增强剂是不容许有其它有害射线的，而且制作配方繁琐。
发明内容
为了克服上述已有技术存在的缺陷不足，本发明的目的在于提供一种纳米远红外负离子碳晶导电纸及其制备方法，解决现有电热制品发热不均匀、有过热点、温差过大等问题，用于抗静电和制作加热电热板的电热元件。
本发明的技术方案是：
一种纳米远红外负离子碳晶导电纸，按重量百分比计，包括：纸浆70-96％；纳米碳纤维2-20％；纳米远红外线负离子粉1-5％；扩散剂1-5％。
本发明纳米远红外负离子碳晶导电纸，按重量百分比计，优选组成如下：纸浆88-93％；纳米碳纤维3-6％；纳米远红外线负离子粉2-3％；扩散剂2-3％。
本发明中，纸浆可以为植物纸浆或其他纤维纸浆及回收废纸制成的纸浆均可，市购产品；如：植物纸浆为一年生或多年生的稻草、桔杆、芦苇等植物的化学溶液。植物纸浆的组成可以如下：按重量百分比计，NaOH 4-6％；H₂O 30-40％；植物纤维55-65％。采用现成的纸浆，可省略制浆工序；
本发明中，纳米碳纤维规格如下：直径10-100nm，长度10-20μm；以聚丙烯腈基纳米碳纤维为好，纳米碳纤维通过纳米晶格振荡原理产生热量。
本发明中，纳米远红外线负离子粉可以采用纳米竹碳纤维，具有释放负离子，发射远红外，抗菌、吸附功能，是一种通过高效吸收和发射远红外，释放负离子而具有保温、改善微循环系统、促进血液循环、抑制微生物生长等保健功能的功能纤维，直径10-100nm，长度10-20μm，远红外线发射率＞85％，负离子数＞6500个/cm³。竹碳纤维为市购产品，如：上海沪正纳米科技有限公司生产的竹碳纤维。
另外，本发明还可以采用市购的远红外粉或负离子粉代替纳米竹碳纤维，可以降低成本；如：
华微科技(厦门)有限公司的NI-200负离子粉，粒度：99％通过325目筛，负离子数6500-7500个/cm³；
华微科技(厦门)有限公司的FIR-300远红外线粉，粒度2-4μm，放射比0.92，放射能量370W/m²·μm；上海高纳粉体技术有限公司的FP-UR-1远红外线陶瓷粉，粒度0.2-0.5μm，D97＜1.0μm发射波长为8-15μm的远红外线，其法向光谱比辐射率达到85％以上，被人体能够良好的吸收；
上海高纳粉体技术有限公司的FP-A-2负离子粉，粒度D50＜800nm，负离子浓度＞2000个/cm³。
本发明中，扩散剂为市购产品，如：亚甲基双萘磺酸钠(NNO)或亚甲基双甲基萘磺酸钠(MF)等。
本发明纳米远红外负离子碳晶导电纸的制备方法如下：
本发明以纸浆、纳米碳纤维、纳米远红外负离子粉、扩散剂为原料，通过制浆、打浆、混浆、抄纸、烘干、上卷等工序制作成导电纸。
在打浆过程中，进行混浆如下工序：将纳米碳纤维、纳米远红外负离子粉均匀地加入到纸浆中；其中，纳米碳纤维在打浆开始后1-4小时加入，同时加入造纸扩散剂；在加入纳米碳纤维后，继续打浆0.5-2小时加入纳米远红外负离子粉；
打浆为造纸中的常规技术，打浆过程中的加水量可以为原料(纸浆、纳米碳纤维、纳米远红外负离子粉、扩散剂)重量的2-3倍。
打浆、混浆完成后需要检验，采用筛网100-200目筛网在纸浆的5cm深度以下多次取样，压干水分，光照去除水分。首先，通过目测是否均匀分布；然后，进行电阻测量，要求多次阻值之间误差在+2％～-5％范围内。
本发明导电纸的电阻率可以在2-2000Ω·cm范围内，根据需要进行进行调整。
本发明的有益效果是：
1、本发明制作的纳米远红外负离子碳晶导电纸具有表面电阻率可调的特点，可用于抗静电电器、包装计算机房等方面，能有效彻底将电荷释放掉，同时具有远红外的发射和负离子的释放功能，即起到净化消毒作用，又起到对人体的健康作用。
2、本发明所做的纳米远红外负离子碳晶导电纸，根据所需要的电热制品所需的电阻率进行晶体含量的调整，适用不同的电流电压可满足1.5-380交直流，从而可用作保健、医疗、供暖等不同的产品电热器体。
3、本发明纳米碳纤维晶体是碳纤维经过纳米制备技术处理后制备的纳米碳纤维，可提高导电性。正是充分利用其这一特点及微细分，扩散均匀，分布性好，使其电流分配均匀，用于作发热产品时明显优于碳纤维导电纸的产品，而且远红外负离子碳晶纸远红外的特征指标远高于普通碳纤维导电纸，而产生负离子则更是碳纤维导电纸所不能及的。因此，充分利用纳米碳纤维的特性以植物纤维(或其它纤维为载体)制作出导电纸是电热制品的核心。
4、本发明以纳米碳纤维和纳米远红外负离子粉(纳米竹碳纤维)为主，纳米远红外负离子碳晶导电纸的制作过程是制浆、打浆、混浆、抄纸、烘干、上卷。与一般造纸的重要区别在于多一道混浆工序，将纳米碳纤维和纳米远红外负离子粉在打浆过程加入，均匀打浆后即可进行抄纸，同时本工艺也适应普通导电纸制作。
5、本发明技术工艺方案与已有的技术相比，加入纳米级的碳纤维比普通碳纤维性能更优越，而且在纸浆分散更均匀，成纸后电流分配更完善，发热更均匀，稳定性好。另外，本发明加入了纳米远红外负离子粉，更环保更健康，尤其是纳米竹碳纤维更有黑金之称，而制作过程打浆混浆过程更合理完善，增加辐射量，提高辐射强度。因此，制作的成品与现有的产品更有发展。
6、本发明采用植物纸浆或废纸浆等，污染较小，且成本较低。
具体实施方式
本发明以纸浆、纳米碳纤维、纳米远红外负离子粉、扩散剂为原料，通过制浆、打浆、混浆、抄纸、烘干、上卷等工序制作成导电纸。在打浆过程中，进行混浆如下工序：将纳米碳纤维、纳米远红外负离子粉均匀地加入到纸浆中；其中，纳米碳纤维在打浆开始后1-4小时加入，同时加入造纸扩散剂；在加入纳米碳纤维后，继续打浆0.5-2小时加入纳米远红外负离子粉；打浆、混浆完成后需要检验，采用筛网100-200目筛网在纸浆的5cm深度以下五次取样，压干水分，光照去除水分后，首先通过目测是否均匀分布，然后进行电阻测量，要求五次阻值之间的误差在+2％～-5％范围内。
实施例1
使用制备好的纸浆(选用植物纤维，如稻草)，打浆开始后2小时加入重量含量为3-6％的纳米碳纤维，同时加入重量含量为2-3％造纸扩散剂亚甲基双萘磺酸钠(NNO)，继续打浆1小时加入重量含量为2-3％的纳米远红外负离子粉(竹碳纤维)，纸浆为余量，打浆5小时后检验合格；然后抄纸、烘干。本实施例导电纸的电阻率为40-800Ω·cm，可用作取暖用碳晶电热板，如：地暖板、棚暖板、电热画、电暖器、脚踏板等。
实施例2
其它与实施例1相同，只将加入的纳米碳纤维的重量含量增加到6-10％，纳米远红外负离子的重量含量增加到3-5％，造纸扩散剂亚甲基双萘磺酸钠(NNO)重量含量增加到3-5％，纸浆为余量。本实施例导电纸的电阻率为10-30Ω·cm，做出的制品即可用于抗静电及泄荷电流和电器包装、计算机房等使用。
实施例3
其他与实施例1相同，纳米碳纤维的重量含量为10-20％，纳米远红外负离子的重量含量为3-5％。造纸扩散剂亚甲基双甲基萘磺酸钠(MF)重量含量为3-5％，纸浆为余量。本实施例导电纸的电阻率为3-10Ω·cm，做出的制品可用作1.5-36V低压保健品，生活用品的电热产品。
实施例4
使用制备好的纸浆(废纸)，打浆开始后3小时加入重量含量为5％的纳米碳纤维，同时加入重量含量为3％造纸扩散剂亚甲基双甲基萘磺酸钠(MF)，继续打浆1小时加入重量含量为4％的纳米远红外负离子粉(竹碳纤维)，纸浆为余量，打浆5小时后检验合格；然后抄纸、烘干。本实施例导电纸的电阻率为50Ω·cm，做出的制品用于电暖器、电热画等。
实施例5
使用制备好的纸浆(选用植物纤维，如芦苇)，打浆开始后1小时加入重量含量为4％的纳米碳纤维，同时加入重量含量为2％造纸扩散剂亚甲基双萘磺酸钠(NNO)，继续打浆0.5小时加入重量含量为3％的华微科技(厦门)有限公司的NI-200负离子粉，纸浆为余量，打浆3小时后检验合格；然后抄纸、烘干。本实施例导电纸的电阻率为60Ω·cm，做出的制品用于电热画。
实施例6
使用制备好的纸浆(选用植物纤维，如桔杆)，打浆开始后3小时加入重量含量为6％的纳米碳纤维，同时加入重量含量为4％造纸扩散剂亚甲基双萘磺酸钠(NNO)，继续打浆2小时加入重量含量为5％的华微科技(厦门)有限公司的FIR-300远红外线粉，纸浆为余量，打浆6小时后检验合格；然后抄纸、烘干。本实施例导电纸的电阻率为40-50Ω·cm，做出的制品用于电加热取暖用品。