本发明涉及导电发热材料，尤其涉及一种提升碳纳米管导电发热性能的载体及其制备方法。
背景技术：
1、随着可穿戴设备和柔性电子设备的快速发展，对柔性加热元件的需求日益增加。现有加热元件多为金属丝或碳纤维等电阻式发热材料，存在热效率低、功率密度低、热分布不均匀、安全性低等问题。
2、碳纳米管导电薄膜展现出一种新颖的发热机制，它不同于传统的电阻式发热体的发热模式，传统发热体是自身先升温，然后通过温差辐射和热传导传递热量；碳纳米管薄膜通电时，碳纳米管的c-c共价键被激发，产生振荡，振荡产生的能量以声子的形式向外辐射，发射出波长在3μm-20μm的远红外电磁波，远红外波通过透明的基底可以直接向外辐射，不会因为声子散射而导致能量损失，声子能量以远红外的形式传播，使外部物体快速吸收和加热，实现了薄膜通电即热、断电即冷的全新加热机制。
3、在实际应用中，为了实现碳纳米管导电薄膜中碳纳米管的分散，且与其他材料的稳点连接，会加入分散剂防止碳纳米管的团聚；加入粘结剂促进碳纳米管层与基材之间的连接稳定。但是这样造成了加入的分散剂和粘结剂影响了碳纳米管的导电发热效率。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种提升碳纳米管导电发热性能的载体及其制备方法，本发明中获得的材料具有较好的导电发热能力。
2、本发明提供了一种提升碳纳米管导电发热性能的载体，所述载体包括基材层、改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层和碳纳米管层；
3、所述改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层设置于基材层上，所述碳纳米管层设置于改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层上；
4、所述改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层包括改性氧化铝，所述改性氧化铝的表面接枝有γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、聚丙烯酸铵、乙烯基磺酸钠、氨基苯甲酸、二烯丙基二甲基氯化铵中的一种或多种改性基团；
5、所述改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层还包括分散剂；所述分散剂被吸附于改性氧化铝内部。
6、进一步的，所述改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层还包括水溶性高分子树脂。
7、进一步的，所述水溶性高分子树脂包括聚乙烯吡咯烷酮、羟丙基纤维素、丙烯酸树脂、聚乙烯醇中的一种或多种。
8、进一步的，所述分散剂包括十二烷基苯磺酸、十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。
9、进一步的，所述碳纳米管层包括一维碳纳米材料。
10、进一步的，所述一维碳纳米材料包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或多种。
11、进一步的，所述基材层包括可涂布的基材。
12、进一步的，所述可涂布的基材包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚丙烯(pp)、聚碳酸酯(pc)、聚氯乙烯(pvc)中的一种。
13、进一步的，所述改性氧化铝的粒径为30nm-130nm。
14、进一步的，所述基材层的厚度为0.02mm-0.15mm。
15、进一步的，所述改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层的厚度为10μm-50μm。
16、进一步的，所述碳纳米管层的厚度为0.15μm-4.5μm。
17、本发明还提供了所述一种提升碳纳米管导电发热性能的载体的制备方法，所述制备方法包括：
18、s1：将一维碳纳米材料分散于溶液中，加入分散剂，混合均匀，获得碳纳米管层浆料；
19、s2：调整改性氧化铝浆料的ph值至2.5-3.5，加入水溶性高分子树脂溶液、流平剂、固化剂，混合均匀，获得改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层浆料；
20、s3：将改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层浆料涂布在可涂布的基材的表面，烘干，在改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层上涂布碳纳米管层浆料，烘干。
21、进一步的，所述分散剂的添加质量为一维碳纳米材料质量的1%-5%。
22、进一步的，所述一维碳纳米材料在溶液中的质量浓度为0.5%-1.5%。
23、进一步的，所述溶液为去离子水。
24、进一步的，所述调整改性氧化铝浆料的ph值至2.5-3.5的具体方法：采用质量浓度为10%的冰醋酸溶液。
25、进一步的，所述冰醋酸溶液的制备方法包括，将冰醋酸与去离子水混合。
26、进一步的，所述流平剂包括有机硅表面活性剂、氟离子表面活性剂中的一种或多种。
27、进一步的，所述有机硅表面活性剂包括byk348。
28、进一步的，所述氟离子表面活性剂包括fs-3100。
29、进一步的，所述固化剂包括硼酸、硼砂、乙醛、异氰酸酯中的一种或多种。
30、进一步的，所述流平剂的添加量为改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层浆料总质量的0.1%-2.5%。
31、进一步的，所述固化剂的添加量为水溶性高分子树脂溶液中的水溶性高分子树脂质量的2%-3%。
32、进一步的，以质量计，所述改性氧化铝浆料和水溶性高分子树脂溶液中的水溶性高分子树脂的质量比为1-15:1。
33、进一步的，所述水溶性高分子树脂溶液的质量浓度为5%-15%。
34、进一步的，所述水溶性高分子树脂溶液的制备方法为常规手段，即将水溶性高分子树脂溶解分散于溶剂中，本领域技术人员应该了解的是，由于水溶性高分子树脂本身的特性，用于溶解的溶剂不同，例如，水、乙醇等，本领域技术人员可根据水溶性高分子树脂选择其需要的溶剂。
35、进一步的，所述烘干的温度为50℃-60℃，烘干的时间为25min-35min。
36、进一步的，所述改性氧化铝浆料的制备方法包括：将改性基团加入含有氧化铝的溶液中，混合均匀，老化处理，冷却，获得改性氧化铝浆料。
37、进一步的，以质量计，所述改性基团与氧化铝的比为3-6:100。
38、进一步的，所述含有氧化铝的溶液的制备方法包括，将氧化铝与去离子水混合，以质量计，所述氧化铝与去离子水的比为1:4。
39、进一步的，所述混合均匀的方式有多种，在本发明中，作为一种示例，可以采用高剪切分散机以8000转/分钟剪切处理60分钟。
40、进一步的，所述老化处理的具体方法：在70℃-90℃下处理230min-250min。
41、进一步的，可以在老化处理过程中进行搅拌。
42、进一步的，本发明还提供了所述提升碳纳米管导电发热性能的载体在理疗电极片、穿戴发热服、墙体发热画、玻璃除霜膜中的应用。
43、本发明实施例具有以下技术效果：
44、1.在本发明中改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层中的改性氧化铝上的接枝基团能促使碳纳米管层中的分散剂向改性氧化铝内部扩散，从而促使碳纳米管形成更加致密、更加纯净的交联结构，从而提升碳纳米管的导电发热性能；而氧化铝的多孔结构可通过毛细作用吸附碳纳米管层和基材，双向联结性能提升了碳纳米管与基材的结合牢度，从而提升了碳纳米管层和基材层与改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层连接强度，并且氧化铝表面的正电荷对于带有负电荷的碳纳米管具有附着固定作用。此外，通过氧化铝表面的接枝基团，还可以减少氧化铝纳米粒子的团聚，增大了纳米粒子在高分子树脂中的均一性，从而有利于获得均一的改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层浆料。
45、2.在本发明中，为了进一步提升改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层中的改性氧化铝对分散剂的吸附效果，根据不同的分散剂在氧化铝表面设计了与之能配合的接枝；并且还进一步选择了氧化铝表面的接枝量，在防止接枝之间相互缠绕的基础上，提升了氧化铝对分散剂的吸附能力。
1.一种提升碳纳米管导电发热性能的载体，其特征在于，所述载体包括基材层、改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层和碳纳米管层；
2.根据权利要求1所述的载体，其特征在于，所述改性纳米氧化铝/水溶性高分子树脂载体层还包括水溶性高分子树脂；
3.根据权利要求1所述的载体，其特征在于，所述基材层的厚度为0.02mm-0.15mm；
4.权利要求1-3任一项所述的提升碳纳米管导电发热性能的载体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂的添加质量为一维碳纳米材料质量的1%-5%；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为50℃-60℃，烘干的时间为25min-35min。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述改性氧化铝浆料的制备方法包括：将改性基团加入含有氧化铝的溶液中，混合均匀，老化处理，冷却，获得改性氧化铝浆料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，以质量计，所述改性基团与氧化铝的比为3-6:100；
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述老化处理的具体方法：在70℃-90℃下处理230min-250min。
10.权利要求1-3任一项所述的提升碳纳米管导电发热性能的载体或权利要求4-9任一项所述的制备方法获得的提升碳纳米管导电发热性能的载体在理疗电极片、穿戴发热服、墙体发热画、玻璃除霜膜中的应用。
