专利名称：一种地毯式纳米智能控温供热材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于一种纳米智能供热材料，具体地说是属于一种含纳米温度记忆材料，通电后温度升高至一定值后，能自动停止加热，当温度低于一定值时，又会自动升温的一种地毯式纳米智能供热材料及其制备方法。
背景技术：
室内供热采暖的方式多种多样，如空调、燃煤、燃气或通过锅炉管道、散热器、散热片来供热采暖，也有通过地板下的方式供热采暖，如热水管道、循环、电热丝等方法。但都存在一定的缺陷，占用室内不少空间，温度不均匀，温差大，热量分布不合理，使用不方便。人们感觉闷热不舒适，能耗和费用大等问题。
本发明利用另一种方法，采用“纳米温度记忆材料”(见中国发明专利申请号200510029442.x)中的导电粒子用于编织有导电丝的机织面料中，使其形成一种半导材料，其原理和显著特点是当给予这种半导电材料一定的交流或直流电压后，该半导电材料消耗电能迅速发热升温，电能转为热能，当温度升高到一定值的时候，导电粒子之间距离加大，电阻逐步增加，当温度继续上升的时间，绝缘电阻也急剧增加，以至于断路绝缘，这时，电流减小，温度也随之下降，导电粒子之间距离随温度下降而减小。电流又开始加大，温度也随之升高，通过这样的反复，该材料就形成了具有“温度记忆”和“智能控温”功能的供热材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有加热技术的不足，提供一种纳米智能控温供热材料，这种材料通电后，温度会缓慢升高，到达所设限的温度值后，会自动降温，当低于设限的下限温度时，材料又会自动升温，这种智能控温供热材料安全可靠、节电，其供热方式更人性化。
本发明是通过下列技术方案来实现的把1mm以下的导电丝，由几根或几十根平行排列，以等距离均匀地与棉或棉化纤混纺线一起进行机织，使成为具有导电功能的导电丝面料，然后在该面料上涂复纳米温度记忆材料，记忆材料中的纳米导电碳黑之间的距离随温度升高而分开断电，温度下降后，其距离又逐步靠近，使材料又成为导电体，这种纳米温度记忆材料见专利号200510029442.x。为使该智能控温记忆材料使用时更安全可靠，本发明在含有温度记忆材料的导电丝面料粘复上一层具有阻燃和绝缘功能的塑料薄膜，最后再在其与地接触一面粘复上一层作为隔热和防潮的铝箔或锡箔，而另一面留作与地毯之类材料粘合之。
1.导电丝面料的制作通过机织的办法织造而成(1)纱线、股线，采用全棉或棉化纤混纺的纱线及股线(2)导电丝主要采用镀银、镀锡的铜导线2.导电丝面料的浸轧涂层整理把织造好的导电丝面料进行“纳米温度记忆材料”浸轧涂层整理3.导电丝面料进行阻燃、绝缘涂层及隔热防潮复合整理先将导电丝面料粘复阻燃、绝缘层，整理后的面料，其中一面进行铝箔或锡箔的隔热防潮材料胶粘复合。
所述的导电丝是镀银或镀锡的铜导电丝，其单丝直径为0.1～0.75mm，为防止单根导电丝断头、漏电，使用时几根或几十根单丝进行平行排列使用。
所述的面料基本原料为棉或棉化纤混纺纱线，纱线也是多根并股而为股线，其规格为12s～30s(s为支数)。纱线不上浆染色，但要求无杂质、不受潮变质。
所述的纳米温度记忆材料，其组成按重量比，纳米导电碳黑占7-8％，偶联剂钛酸丁酯占1-2％，分散剂聚碳酸纳盐占0.5-1％，水溶性粘结剂主要是丙烯酸酯，也可以用聚氨酯类，其用6-7％，余量为水，该材料已有专利，它对温度的记忆机理已有说明。纳米导电碳黑粒径为200-30nm。
所述的阻燃绝缘层，主要用具有阻燃功能聚乙烯，聚氯乙烯，聚丙烯或聚氨酯薄膜，考虑到粘结性能，聚氯乙烯和聚氨酯薄膜比聚乙烯和聚丙烯薄膜易于和其它材料粘结复合，因为后者粘结时表面需经电火花处理，所用常用聚氯乙烯或聚氨酯薄膜，其粘结剂是聚丙烯酸酯、聚氨酯或聚醋酸乙烯酯。
所述的隔热防潮材料，主要采用铝箔和锡箔所用的粘结剂主要是丙烯酸类或聚氨酯类或聚醋酸乙烯酯类粘结剂。
地毯式智能供热材料的制备是用下列方法实施的。
1.导电丝面料制备(1)面料中导电丝为镀银或用棉与化纤混纺的线或股线，其规格为12s-30s(其中s为英制支数)，不需上浆染色。
(2)面料中导电丝为镀银或镀锡的铜导丝，单丝直径为0.1-0.75mm，总用量为15-500根。为防止折断，使用时，采用几根或几十根平行排列，每平方米导电丝面料含导电丝为8-12组。
制备时，采用机织方法，将并股后的导电丝按等距离分布织入面料中，织造时应保持导电丝的张力和纱线张力一致性，织造好的导电丝面料布面应平整，无杂质，不受潮变质，面料边缘导电丝不脱边，面料单位面积重量为100-500g/m2
2.面料浸涂纳米温度记忆材料选用平整无异物、线头的导电丝面料，在它的表面浸涂一层“纳米温度记忆材料”，该记忆材料含纳米导电碳黑按重量比占7-8％，其它组份为偶联剂，钛酯丁酯1-2％，分散剂聚碳酸纳盐0.5-1％，水溶性粘结剂丙烯酸脂7-8％余量为水。浸涂前先将混合物搅拌均匀，导电丝面料，浸涂时间为8-10秒，再经轧辊，轧去多余液体，送烘干，应保持门幅平直，烘干温度130-140℃，车速8-10m/min，上胶量按重量比大于150％，一般情况下导电丝面料单位面积重为100-500g/m2，导电丝面料涂复记忆材料后，单位面积重量为180-600g/m2。
地毯式智能供热材料的阻燃、隔热、防潮整理把上述浸轧、烘干后导电导电丝面料两面，用丙烯酸酯，聚氨酯或聚醋酸乙烯酯为粘结剂复上一层阻燃性能≥v-2级，表面电阻≥1012Ω的塑料薄膜，考虑到方便粘结，本发明选用聚氯乙烯或聚氨酯薄膜，这种薄膜可以从市场上购得，其粘结剂也可从市场上购得。可以是常温粘结，也可以适当加温粘结。
为提高隔热效果和防止受潮，在上述面料的一面复上一层铝箔或锡箔，粘结剂是丙烯酸酯类聚氨酯或聚醋酸乙烯酯，粘结剂厚度控制在30μm-150μm。另外一面留作与地毯材料粘复，也可采用丙烯酸酯类或聚醋酸乙烯酯作粘结剂。这样，靠地面一层为隔热、防潮层，靠室内一层是地毯为隔热层。
本发明，地毯式纳米智能控温供热材料系统的用途及优点地毯式自控温供热材料系统由导电丝面料、电源、导线、温控器开关，隔热材料及地毯材料组成，可应用于室内地毯供热材料，到了夏季可以收藏起来，也可以继续作为地毯使用也可制成大小不等规格的地毯材料应用于脚踏毯、床毯、坐毯、靠背毯，可用于人体各部位的疼痛治疗及外出旅游用毯，十分方便。
可采用智能式耐高温的电子可显示的温控器，电源开关为单相三线(火线、零线、接地线)，可采用电压200～250v，功率10～450w/m2。负载20A或低压36v、24v、12v及干电池，充电电池及太阳能电池，总线有漏电保护开关，可按照触电保护器，温控器可以编程设定一周内24小时不同时间段的适宜温度，室内温度应控制在30℃以内，温控灵敏度±1℃。
本发明的优点表现在1.地毯式智能控温供热材料具有自动控温、阻燃、绝缘、防水、隔热防潮多种功能，使用方便、工艺先进、安全可靠、可操作性强。
2.使人感到脚暖人暖，供热方式合理，给人清新舒适感，无毒无污染，远红外发射率≥80％，有益人体健康。
3.不占用室内空间、维护方便、导热快而均匀、能耗低、费用少，可替代空调、水暖、气暖、节能显著是空调的50％，蓄热时间是供热时间的4倍以上。
4.可广泛应用于室内供热采暖及室外旅游及任何地方使用，如家居、别墅、学校、宾馆、医院、车内等方面应用，极为方便。
实施例第一步导电丝面料的制备所用的导电丝是镀银或镀锡的铜导电丝，单丝直径为0.1-0.75mm，导电丝平衡排列根数每组5-50根，导电丝布面径向分布每米8-12组，所用棉或化纤混纺线规格为12s-30s，导电丝面料每平方米100-500g/m2导电丝面料涂复记忆材料后，每平方米面积重180-600g。
导电丝面料组成
所述的导电丝为镀银或镀锡的铜导电丝。
以导电丝面料组成配比1举例选用单丝直径为0.75mm的镀银或镀锡的铜导电丝15根，编结成为一股，所用的棉或棉化纤混纺纱线，其规格为12s，并股后的导电丝按等距离的间距经向排列，然后和纱线进行机织成导电丝面料，其单位面积重为500g/m2，布面应平整无杂质、断线、边缘导电丝不脱落。
组成配比2，配比3，配比4同配比1同样方法并股、编排和纱线进行机织成为导电丝面料，只是单位重量有所不同。
第二步导电丝面料浸涂纳米温度记忆材料选用布面平整、无杂质、断线的导电丝面料，在其表面浸涂一层纳米温度记忆材料，该记忆材料按重量比，含纳米导电碳黑7-8％，偶联剂钛酸丁酯1-2％，聚丙烯酸水溶性粘结剂7-8％，分散剂聚碳酸纳盐0.5-1％，余量为水。
浸涂前先把记忆材料搅拌均匀，浸涂时间为8-10秒，然后用轧辊轧去水，送烘干，此时需保持门面平直，烘干温度为130-140℃，车速为8-10m/min，上胶量按要求用调节粘度加以控制。
第三步粘复阻燃、绝缘、隔热、防潮层把上述浸轧、烘干后的导电丝面料的两面，用丙烯酸酯、聚氨酯或聚醋酸乙烯酯为粘结剂，复上一层阻燃性能v-2级，表面电阻1012Ω的聚氯乙烯或聚氨酯薄膜，粘结剂可以是常温粘结，也可适当加温粘结。
在上述导电丝面料的一面，用聚氯酯或丙烯酸酯或聚醋酸乙烯酯为粘结剂粘复上一层铝箔或锡箔作为防潮、隔热层，另一面可以地毯等供热层粘结。
这样便制成地毯式纳米智能可供热材料。
权利要求
1.一种地毯式纳米智能控温材料，其特征在于，它由导电丝面料经浸涂“纳米温度记忆材料”，在其两面粘复一层阻燃、绝缘功能塑料薄膜，再与接触地的一面粘复上一层隔热、防潮金属箔所制成的智能控温材料。
2.如权利要求1所述的纳米智能控温材料，其特征在导电丝面料的组成为所述的导电丝是镀银或镀锡的铜导电丝，单丝直径为0.1-0.75mm，导电丝平行排列根数每组5-50根，导电丝布面径向分布每米8-12组，所用棉或化纤混纺线规格为12s-30s，导电丝面料每平方米100-500g导电丝面料涂复记忆材料后，每平方米面积重180-600g。
3.如权利要求1所述的纳米智能控温材料，其特征在于采用的纳米温度记忆材料中含导电碳黑量按质量比为7-8％，含偶联剂钛酸丁酯1-2％，分散剂聚碳酸纳盐0.5-1％，聚丙烯酸酯水溶性粘法剂7-8％，余量为水。其涂层厚度大于导电丝面料单位面积重的150％。如权利要求1所述的纳米智能控温材料，其特征在于阻燃绝缘层为阻燃性≥v-2级，表面电阻≥1012Ω的聚氯乙烯或聚氨酯薄膜。所述的隔热、防潮复合层是铝箔或锡箔。所用的粘结剂主要是丙烯酸酯粘结剂或聚氨酯粘结剂或聚乙烯酯或聚醋酸乙烯酯。
5.如权利要求1或2所述的纳米智能记忆材料的制备方法，其特征在于第一步先制备导电丝面料选用单丝直径为0.1-0.75mm的镀银或镀锡的铜导电丝5-50根，平行排列编结成一组，所用的棉或棉化纤混纺纱线，其规格为12-30s，每组导电丝按等距离的间距经向排列，.然后和纱线进行机织成导电丝面料，其单位面积重为100-500g/m2，布面应平整无杂质、断线，边缘导电丝不脱落。第二步导电丝面料浸涂纳米温度记忆材料选用布面平整、无杂质、断线的导电丝面料，在其表面浸涂一层纳米温度记忆材料，该记忆材料按重量比含纳米导电碳黑7-8％，钛酸丁脂1-2％，聚丙烯酸水溶性粘结剂7-8％，分散剂聚碳酸纳盐0.5-1％，余量为水。浸涂前先把记忆材料搅拌均匀，浸涂时间为8-10秒，然后用轧辊轧去水，送烘干，保持门面平直，烘干温度为130～140℃，车速为8-10m/min，上胶量用粘度浸涂时间和车速调节，配比1织造导电丝面料，浸涂后单位面积重为180-600g/m2第三步粘复阻燃绝缘、隔热、防潮层在含纳米温度记忆材料的两面粘复一层阻燃性≥v-2级，表面电阻≥1012Ω的聚氯乙烯或聚氨酯薄膜。然后再在表面上的一面粘合一张作为隔热防潮的铝箔或锡箔。所用的粘结剂是丙烯酸脂或聚氨脂或聚醋酸乙烯酯。
全文摘要
本发明是一种地毯式纳米智能控温供热材料及制备方法。制备时，先将单丝直径为0.1～0.75mm的镀银或镀锡的铜导电丝用几根或几十根进行平行排列，然后以等距均匀地与棉或棉化纤混纺纱线经向排列，用机织方法编织导电丝面料。再在该导电丝面料上涂复纳米温度记忆材料，并在该材料的两面粘复上一层具有阻燃绝缘功能的塑料薄膜，然后在其一面粘复上一层用作隔热、防潮的铝箔或锡箔，这种智能控温供热材料通电后，可根据设定的温度，实现自动控温，具有安全、可靠带电等功能。其供热方式更具人性化。
文档编号H01B1/20GK101081555SQ20061002709
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月30日 优先权日2006年5月30日
发明者潘跃进, 吴东来 申请人:上海中大科技发展有限公司