本發(fā)明屬于tpu材料，涉及一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、當(dāng)今社會(huì)，人們活動(dòng)場(chǎng)景日益多樣化，無(wú)論是在寒冷的戶(hù)外進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)和工作，還是在室內(nèi)追求舒適的溫度環(huán)境，都對(duì)保暖產(chǎn)品提出了更高的要求，然而傳統(tǒng)的保暖材料在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍存在諸多局限，例如保暖效果有限，只能在一定程度上阻隔冷風(fēng)，或者材料過(guò)于厚重，舒適度不夠。碳納米管具有高效的傳熱特性，且材料足夠柔韌和輕薄、硬度較高，但是碳納米管具有極高的長(zhǎng)徑比，其細(xì)長(zhǎng)的形狀使得它們?cè)诮佑|時(shí)能夠產(chǎn)生較大的相互作用面積，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的范德華力，使得它們?cè)谧匀粻顟B(tài)下極易相互吸引并聚集在一起，團(tuán)聚后的碳納米管難以均勻地分散在其他材料中，和其他材料的結(jié)合力極差，進(jìn)而導(dǎo)致材料的性能不均勻，局部可能會(huì)出現(xiàn)缺陷或薄弱點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜及其制備方法，本發(fā)明經(jīng)過(guò)處理液、沉積處理和改性處理，改善了碳納米管的分散性、結(jié)合力、相容性和穩(wěn)定性，使得處理后的碳納米管在tpu膜中分散更均勻，形成連續(xù)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上借助碳酸氫鈉制備多孔tpu，孔隙降低材料密度和熱容量，同時(shí)提高各材料之間的接觸面積和結(jié)合力，協(xié)同提高保暖效果，提升tpu膜性能。
2、本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，所述含碳納米管的tpu膜的制備方法包含如下步驟：
4、(1)將處理后的碳納米管按照質(zhì)量比1.2-3.6:5.7-8.2加入多孔tpu中，在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行混合后熔融擠出，得到混合料；
5、(2)將混合料通過(guò)涂布機(jī)涂布在離型紙上，冷卻后固化，得到里膜；
6、(3)將多孔tpu、阻燃劑和絕緣劑按質(zhì)量比7-11:2.1-3:0.05-0.15混合后，在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行混合后熔融擠出，流延至里膜上，干燥后固化，得到含碳納米管的tpu膜。
7、進(jìn)一步地，步驟(1)所述處理后的碳納米管的處理方法包括如下步驟：
8、x1.將碳納米管以1：2.5-4.5的體積比浸漬在處理液中，超聲后取出，瀝干得到瀝干產(chǎn)物；
9、x2.將瀝干產(chǎn)物分散于8-12倍重量的無(wú)水乙醇中，同時(shí)滴加沉淀液，設(shè)置攪拌速度為100-200rmp，攪拌溫度為30-40℃，攪拌2-3h后得到混合液，超聲10-20min，再過(guò)濾，去離子水沖洗沉淀，干燥，得到沉積產(chǎn)物；
10、x3.沉積產(chǎn)物分散于5-10倍重量的無(wú)水乙醇中，加入5-10wt％沉積產(chǎn)物質(zhì)量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，設(shè)置攪拌溫度為35-45℃，攪拌轉(zhuǎn)速為250-350rmp，攪拌1.8-2.2h后停止滴加沉淀液，過(guò)濾，去離子水沖洗固體物，于60℃真空干燥3-5h，得到處理后的碳納米管。
11、進(jìn)一步地，步驟x1所述處理液的原料包括41-69wt％十二烷基苯磺酸鈉、5.2-7wt％磷脂酰乙醇胺和余量的去離子水。
12、進(jìn)一步地，步驟x2所述沉淀液包括0.1-0.2mol/l的硝酸鈣溶液和0.1-0.2mol/l的碳酸銨溶液；所述沉淀液中硝酸鈣溶液和碳酸銨溶液的滴加比例為1:1，滴加速度為1-3滴/s。
13、進(jìn)一步地，所述超聲步驟的參數(shù)均為：超聲頻率為40-50khz，超聲功率為400-800w；所述過(guò)濾用的均是100目濾布。
14、進(jìn)一步地，步驟(1)所述多孔tpu的制備方法為：
15、將tpu顆粒與平均粒徑為20-50μm的碳酸氫鈉按照1:0.05-0.15的質(zhì)量比裝入高速攪拌機(jī)中，以1000-2000rmp轉(zhuǎn)速攪拌15-25min，設(shè)置螺桿轉(zhuǎn)速為180-220rmp，擠出溫度為130-150℃，擠出后冷卻，得到多孔tpu。
16、進(jìn)一步地，步驟(1)所述高速攪拌機(jī)處理的轉(zhuǎn)速和時(shí)間分別為2000-3000rmp和30-60min；所述擠出機(jī)的參數(shù)為：擠出溫度為120-180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-100rmp。
17、進(jìn)一步地，步驟(2)所述涂布厚度為0.05-0.11mm；所述冷卻后固化中的冷卻溫度為20-30℃，固化時(shí)間為1-2h。
18、進(jìn)一步地，步驟(3)所述高速攪拌機(jī)處理的轉(zhuǎn)速和時(shí)間分別為1000-2000rmp和20-30min；所述流延步驟的參數(shù)為：流延溫度為150-180℃，流延速度為5-10m/min，流延次數(shù)為3次，每次流延厚度為0.02-0.04mm；所述干燥后固化中的干燥溫度為80-100℃，固化時(shí)間為2-3h。
19、本發(fā)明的有益效果：
20、(1)本發(fā)明的碳納米管先后經(jīng)過(guò)處理液處理、沉積處理和改性處理，其中，處理液中的十二烷基苯磺酸鈉在浸漬過(guò)程中能夠在碳納米管表面形成一層包覆層，降低其表面能，增加碳納米管之間的空間位阻，有效地改善了碳納米管的分散性，而磷脂酰乙醇胺含有磷酸基團(tuán)和酰胺基團(tuán)等極性官能團(tuán)，可以與碳納米管表面的活性位點(diǎn)相互作用，進(jìn)一步提高結(jié)合力，同時(shí)磷脂酰乙醇胺的分子結(jié)構(gòu)也具有一定的柔韌性，可以在碳納米管與其他材料之間起到橋梁作用，提高碳納米管與其他材料的相容性，增強(qiáng)界面結(jié)合力；沉積處理中碳酸鈣沉淀會(huì)逐漸沉積在碳納米管表面，形成一層相對(duì)粗糙的包覆層，從而增加碳納米管的表面粗糙度和比表面積，進(jìn)而提高碳納米管與其他材料的接觸面積和相互作用，還可以改善碳納米管的穩(wěn)定性，防止其在后續(xù)處理過(guò)程中發(fā)生團(tuán)聚或沉降；最后利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷進(jìn)行改性處理，其中的硅氧烷基團(tuán)可以與碳納米管表面的羥基等官能團(tuán)相互作用，還可以與tpu中的極性基團(tuán)相互作用，從而在碳納米管與tpu之間建立起連接，增強(qiáng)其結(jié)合力，防止在使用過(guò)程中碳納米管從tpu膜中脫落或團(tuán)聚；此外經(jīng)過(guò)處理后的碳納米管在tpu膜中分散更加均勻，有助于形成更加連續(xù)的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮其優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，提高tpu膜的保暖效果。
21、(2)本發(fā)明利用碳酸氫鈉制備多孔tpu，較多的孔隙降低了材料的密度和熱容量，而孔隙中的空氣具有較低的熱導(dǎo)率，進(jìn)而能夠有效地阻擋熱量的傳遞，延長(zhǎng)了熱傳導(dǎo)的時(shí)間，提高tpu膜的保暖效果；同時(shí)，多孔結(jié)構(gòu)還可以為其他材料的填充提供空間，有助于提高各材料相互之間的接觸面積和結(jié)合力，進(jìn)一步提高tpu膜的性能。
1.一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：所述含碳納米管的tpu膜的制備方法包含如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述處理后的碳納米管的處理方法包括如下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：步驟x1所述處理液的原料包括41-69wt％十二烷基苯磺酸鈉、5.2-7wt％磷脂酰乙醇胺和余量的去離子水。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：步驟x2所述沉淀液包括0.1-0.2mol/l的硝酸鈣溶液和0.1-0.2mol/l的碳酸銨溶液；所述沉淀液中硝酸鈣溶液和碳酸銨溶液的滴加比例為1:1，滴加速度為1-3滴/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：所述超聲步驟的參數(shù)均為：超聲頻率為40-50khz，超聲功率為400-800w；所述過(guò)濾用的均是100目濾布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述多孔tpu的制備方法為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：步驟(1)所述高速攪拌機(jī)處理的轉(zhuǎn)速和時(shí)間分別為2000-3000rmp和30-60min；所述擠出機(jī)的參數(shù)為：擠出溫度為120-180℃，螺桿轉(zhuǎn)速為50-100rmp。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：步驟(2)所述涂布厚度為0.05-0.11mm；所述冷卻后固化中的冷卻溫度為20-30℃，固化時(shí)間為1-2h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于保暖產(chǎn)品的含碳納米管的tpu膜的制備方法，其特征在于：步驟(3)所述高速攪拌機(jī)處理的轉(zhuǎn)速和時(shí)間分別為1000-2000rmp和20-30min；所述流延步驟的參數(shù)為：流延溫度為150-180℃，流延速度為5-10m/min，流延次數(shù)為3次，每次流延厚度為0.02-0.04mm；所述干燥后固化中的干燥溫度為80-100℃，固化時(shí)間為2-3h。