一种复合红外辐射发热材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及发热材料领域，尤其涉及一种复合红外辐射发热材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的飞速发展，人们在不断第寻求更加高级、便携、高效、安全环保的采暖保暖材料，电热复合材料作为一种能够直接将电能高效转化为热能的特种新型功能性的材料，正是基于这样的市场需求逐渐发展起来的，发热材料被广泛应用于各个领域，如电热保暖服、防寒帐篷、武器装备等军事领域，各种需要加热保温的器具、设备和管道等的工业领域，车辆反光镜的防雾防霜等交通领域，用于农作物育苗、动物饲养、孵化繁殖等的农牧业领域，暖性理疗器械、保健器具等的医疗领域。

但是现有技术中的发热材料具有电导率低、红外辐射率低以及热电转换率低的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种，以解决上述背景技术中的发热材料电导率低、红外辐射率低和热电转换率低问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合红外辐射发热材料，按重量组份计，包括以下组分：

高分子绝缘聚合物30份～40份；

远红外纳米粒子-导电复合聚合物30份～40份；

催化剂15份～20份；

CATB改性氧化石墨烯20份～30份；

碳纳米纤维20份～30份；

连接料5份～10份；

表面处理剂3份～5份；

固化剂3份～5份；

所述发热材料为三层夹层结构，分为上层、中层和下层，所述上层和下层采用高分子绝缘聚合物制备而成，所述中层采用远红外纳米粒子-导电复合聚合物、CATB改性氧化石墨烯和碳纳米纤维制备而成。

进一步地，所述连接料为过氯乙烯树脂、氯化聚丙烯或丙烯酸酯中的一种或几种。

进一步地，所述表面处理剂为油酸、丙烯酸或苯甲酰胺中的一种或几种。

进一步地，所述固化剂为苯酚、甲酚或乙二胺缩合物中的一种或几种。

进一步地，所述远红外纳米粒子-导电复合聚合物，按重量组份计，包括以下组分：

导电聚合物50份～60份；

远红外纳米粒子25份～30份；

二甲基苯甲胺15份～20份；

二甲亚砜5份～10份；

分散剂3份～5份；

乙烯乙二醇醚2份～4份。

进一步地，所述分散剂为聚乙二醇或聚氧乙烯醚中的一种或几种。

进一步地，所述导电聚合物为聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑]、聚(N-乙烯基咔唑)、聚吡咯、聚苯胺或聚(3-辛基噻吩)中的一种或几种。

进一步地，所述远红外纳米粒子为金属氧化物纳米粒子。

进一步地，所述的金属氧化物纳米粒子为SiO

进一步地，所述远红外纳米粒子为电气石纳米粒子、麦饭石纳米粒子、火山岩石纳米粒子、SiC或WC。

进一步地，所述远红外纳米粒-导电复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述重量组份的导电聚合物与所述重量组份的二甲基苯甲胺混合，于30℃～40℃以100rpm～200rpm搅拌20min～30min，加入体积比为1:2～1:5的蒸馏水，振荡混匀；

2)向所述步骤1)得到的混合物中加入所述重量组份的远红外纳米粒子，并逐滴加入所述重量组份的二甲亚砜，维持所述步骤1)的加热温度和搅拌速度；

3)采用紫外光固化所述步骤2)得到的混合物10min后，加入所述重量组份的分散剂，混匀后加入所述重量组份的乙烯乙二醇醚于50℃～60℃真空干燥，得到所述的远红外纳米粒-导电复合聚合物。

进一步地，所述高分子绝缘聚合物为：聚环氧丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯中的一种或几种。

进一步地，所述CATB改性氧化石墨烯，按重量组份计，包括以下组分：

十六烷基三甲基溴化铵20份～30份；

甲氧基聚乙二醇-硫醇5份～8份；

氧化石墨烯40份～60份；

甘氨酸6份～15份；

所述CATB改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)称取所述重量份的氧化石墨烯，分散到50ml～60ml乙醇中，采用超声波超声溶解0.5h～1h；

2)将所述重量份的十六烷基三甲基溴化铵加入到50ml～60ml蒸馏水中，以300rpm～500rpm转速搅拌20min；

3)将所述步骤1)得到的混合溶液与所述步骤2)得到的混合溶液混合，在氮气气氛下，以150rpm～200rpm、60℃～80℃条件下反应2h～3h，反应过程中逐渐滴加所述重量份的甲氧基聚乙二醇-硫醇；

4)将所述重量份的甘氨酸溶于蒸馏水中，形成浓度为0.2M～0.3M浓度的甘氨酸溶液，将所述步骤3)得到的混合物于所述甘氨酸溶液混合，以150rpm～200rpm搅拌15min；

5)将所述步骤4)得到的混合物于80℃～100℃下真空干燥10min～15min，得到CATB改性氧化石墨烯。

进一步地，所述催化剂为环戊二烯铁/MgO、Fe/SiO

本发明还提供上述一种复合红外辐射发热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将二分之一所述重量组份的高分子绝缘聚合物溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于30℃～40℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的上层预结合体；

2)将所述重量组份的远红外纳米粒-导电复合聚合物、CATB改性氧化石墨烯和所述重量组份的催化剂溶于蒸馏水中，于35℃～45℃、300rpm～500rpm转速下搅拌均匀，搅拌10min后，边搅拌边加入所述重量组份的碳纳米纤维，继续搅拌20min～30min后加入所述重量组份的固化剂，于25℃～27℃下静置20min，得到所述发热材料的中间层预结合体；

3)将剩余二分之一所述重量组份的高分子绝缘聚合物溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于30℃～40℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的下层预结合体；

4)将所述步骤1)得到的上层预结合体、所述步骤2)得到中间层预结合体和所述步骤3)得到的下层预结合体表面依次均匀涂抹所述重量组份的连接料，然后依次按顺序叠加，于氮气条件、70℃～80℃下熔融结合；

5)将所述步骤4)得到的熔融结合体表面均匀涂抹所述重量组份的表面处理剂，于真空条件下晾干30min～1h，得到所述复合红外辐射发热材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用上层和下层为高分子绝缘聚合物对中层导电复合聚合物进行包裹，能够有效保证发热材料的绝缘性能，在使用时不过导致电流外泄，不会造成短路等电气故障，保证了使用的安全性能。

2、采用远红外纳米粒子-导电复合聚合物，其中的远红外纳米粒子一方面在使用过程中电流的作用下，加强了电热响应以及释放出一定波长的红外线，作用于人体，起到加热、缓解疲劳以及缓解肌肉损伤以及经脉不通的作用，起到人体保健的效果的同时，能够促进导电复合聚合物的电流响应机制，协助远红外纳米粒子进一步的作用于电流下，避免了电能的浪费。

3、发热材料中层采用碳纳米纤维，能够辅助远红外纳米粒子-导电复合聚合物在电流的作用下永久自发极化，通过产生附加电场促进加热器中的增强电流，从而产生快速的电热响应和良好的保温效果。导电复合聚合物采用聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑]、聚(N-乙烯基咔唑)、聚吡咯、聚苯胺或聚(3-辛基噻吩)中的一种或几种，利用其具有的共轭大π键在电流的作用下，发生π电子的流动进而导电，能够增加发热材料的电热转换效率，有效利用电能转化为热能，并发射出具有一定波长范围的红外线。

4、发热材料中层采用CATB改性氧化石墨烯，氧化石墨烯特殊的单原子层结构使其具有较大的比表面积、快速的载流子传导率和较高的光学透过率，采用CATB改性后，能够进一步提高其对电流的敏感性，与发热材料中层中的远红外纳米粒子和碳纤维协作，共同提高了中层的电导率和电热转换率。

5、采用电气石作为远红外纳米粒子，电气石的辐射波长与人体的吸收波长(9.53～9.47μm)具有较大的重叠区域，具有对人体的保健功能，能够增强发热材料对人体的保健效果；采用SiO

6、采用环戊二烯铁/MgO、Fe/SiO

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例提供的一种复合红外辐射发热材料，按重量组份计，包括以下组分：

高分子绝缘聚合物：聚环氧丙烯酸酯和聚氯乙烯30份，其中聚环氧丙烯酸酯20份、聚氯乙烯10份；

远红外纳米粒子-导电复合聚合物30份；

催化剂：环戊二烯铁/MgO 15份；

CATB改性氧化石墨烯20份；

碳纳米纤维20份；

连接料：过氯乙烯树脂5份；

表面处理剂：丙烯酸3份；

固化剂：乙二胺缩合物3份；

发热材料为三层夹层结构，分为上层、中层和下层，所述上层和下层采用高分子绝缘聚合物制备而成，所述中层采用远红外纳米粒子-导电复合聚合物、CATB改性氧化石墨烯和碳纳米纤维制备而成。

其中，所述远红外纳米粒子-导电复合聚合物，按重量组份计，包括以下组分：

导电聚合物：聚(N-乙烯基咔唑)和聚苯胺60份，其中聚(N-乙烯基咔唑)30份、聚苯胺30份；

远红外In

二甲基苯甲胺20份；

二甲亚砜10份；

分散剂：聚氧乙烯醚5份；

乙烯乙二醇醚4份。

远红外纳米粒-导电复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将30份的聚(N-乙烯基咔唑)、30份的聚苯胺与20份的二甲基苯甲胺混合，于40℃以200rpm搅拌30min，加入体积比为1:5的蒸馏水，振荡混匀；

2)向所述步骤1)得到的混合物中加入10份的远红外In

3)采用紫外光固化所述步骤2)得到的混合物10min后，加入5份的分散剂聚氧乙烯醚，混匀后加入4份的乙烯乙二醇醚于60℃真空干燥，得到所述的远红外纳米粒子-导电复合聚合物。

本实施例中发热材料的CATB改性氧化石墨烯，按重量组份计，包括以下组分：

十六烷基三甲基溴化铵25份；

甲氧基聚乙二醇-硫醇6.5份；

氧化石墨烯50份；

甘氨酸10.5份；

本实施例中的CATB改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)称取50份的氧化石墨烯，分散到55ml乙醇中，采用超声波超声溶解0.75h；

2)将25份的十六烷基三甲基溴化铵加入到55ml蒸馏水中，以400rpm转速搅拌20min；

3)将所述步骤1)得到的混合溶液与所述步骤2)得到的混合溶液混合，在氮气气氛下，以175rpm、70℃条件下反应2.5h，反应过程中逐渐滴加6.5份的甲氧基聚乙二醇-硫醇；

4)将10.5份的甘氨酸溶于蒸馏水中，形成浓度为0.25M浓度的甘氨酸溶液，将所述步骤3)得到的混合物于所述甘氨酸溶液混合，以175rpm搅拌15min；

5)将所述步骤4)得到的混合物于90℃下真空干燥12min，得到CATB改性氧化石墨烯。

本实施例提供的上述复合红外辐射发热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将10份的聚环氧丙烯酸、5份的聚氯乙烯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于30℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的上层预结合体；

2)将30份的远红外纳米粒-导电复合聚合物、20份的CATB改性氧化石墨烯和15份的催化剂环戊二烯铁/MgO溶于蒸馏水中，于35℃、300rpm转速下搅拌均匀，搅拌10min后，边搅拌边加入所述20份的碳纳米纤维，继续搅拌20min后加入3份的固化剂乙二胺缩合物，于25℃下静置20min，得到所述发热材料的中间层预结合体；

3)将剩余的10份的聚环氧丙烯酸、5份的聚氯乙烯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于30℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的下层预结合体；

4)将所述步骤1)得到的上层预结合体、所述步骤2)得到中间层预结合体和所述步骤3)得到的下层预结合体表面依次均匀涂抹5份的连接料过氯乙烯树脂，然后依次按顺序叠加，于氮气条件、70℃下熔融结合；

5)将所述步骤4)得到的熔融结合体表面均匀涂抹3份的表面处理剂丙烯酸，于真空条件下晾干30min～1h，得到所述复合红外辐射发热材料。

经试验，本实施例提供的复合红外辐射发热材料的电导率为65.3％、红外辐射率为70.4％、热电转化率为89.2％。

实施例2

本实施例提供的一种复合红外辐射发热材料，按重量组份计，包括以下组分：

高分子绝缘聚合物：聚碳酸酯33份；

远红外纳米粒子-导电复合聚合物33份；

催化剂：Fe/SiO

CATB改性氧化石墨烯22份；

碳纳米纤维22份；

连接料：氯化聚丙烯7份；

表面处理剂：苯甲酰胺3.5份；

固化剂：苯酚3.5份；

所述发热材料为三层夹层结构，分为上层、中层和下层，所述上层和下层采用高分子绝缘聚合物制备而成，所述中层采用远红外纳米粒子-导电复合聚合物、CATB改性氧化石墨烯和碳纳米纤维制备而成。

其中，所述远红外纳米粒子-导电复合聚合物，按重量组份计，包括以下组分：

导电聚合物：聚(3-己基噻吩-2,5-二基)52.5份；

远红外纳米粒子26.5份：其中远红外电气石纳米粒子16份、远红外SiC纳米粒子10.5份；

二甲基苯甲胺16.5份；

二甲亚砜7份；

分散剂：聚乙二醇3.25份；

乙烯乙二醇醚2.75份。

本实施例提供的远红外纳米粒-导电复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将52.5份的导电聚合物聚(3-己基噻吩-2,5-二基)与16.5份的二甲基苯甲胺混合，于33℃以115rpm搅拌23min，加入体积比为1:2.2的蒸馏水，振荡混匀；

2)向所述步骤1)得到的混合物中加入16份的远红外电气石纳米粒子、10.5份的远红外SiC纳米粒子，并逐滴加入7份的二甲亚砜，维持所述步骤1)的加热温度和搅拌速度；

3)采用紫外光固化所述步骤2)得到的混合物10min后，加入3.25份的分散剂，混匀后加入2.75份的乙烯乙二醇醚于52℃真空干燥，得到所述的远红外纳米粒-导电复合聚合物。

本实施例的发热材料中的CATB改性氧化石墨烯，按重量组份计，包括以下组分：

十六烷基三甲基溴化铵20份；

甲氧基聚乙二醇-硫醇5份；

氧化石墨烯40份；

甘氨酸6份；

CATB改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)称取40份的氧化石墨烯，分散到50ml乙醇中，采用超声波超声溶解0.5h；

2)将20份的十六烷基三甲基溴化铵加入到50ml蒸馏水中，以300rpm转速搅拌20min；

3)将所述步骤1)得到的混合溶液与所述步骤2)得到的混合溶液混合，在氮气气氛下，以150rpm、60℃条件下反应2h，反应过程中逐渐滴加5份的甲氧基聚乙二醇-硫醇；

4)将6份的甘氨酸溶于蒸馏水中，形成浓度为0.2M浓度的甘氨酸溶液，将所述步骤3)得到的混合物于所述甘氨酸溶液混合，以150rpm搅拌15min；

5)将所述步骤4)得到的混合物于80℃下真空干燥10min，得到CATB改性氧化石墨烯。

本实施例提供的上述复合红外辐射发热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将16.5份的高分子绝缘聚合物聚碳酸酯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于32℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的上层预结合体；

2)将33份的远红外纳米粒-导电复合聚合物、22份的CATB改性氧化石墨烯和17份的催化剂Fe/SiO

3)将剩余的16.5份高分子绝缘聚合物聚碳酸酯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于32℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的下层预结合体；

4)将所述步骤1)得到的上层预结合体、所述步骤2)得到中间层预结合体和所述步骤3)得到的下层预结合体表面依次均匀涂抹7份的连接料氯化聚丙烯，然后依次按顺序叠加，于氮气条件、72℃下熔融结合；

5)将所述步骤4)得到的熔融结合体表面均匀涂抹3.5份的表面处理剂苯甲酰胺，于真空条件下晾干30min～1h，得到所述复合红外辐射发热材料。

经试验，本实施例提供的复合红外辐射发热材料的电导率为64.0％、红外辐射率为68.5％、热电转化率为85.6％。

实施例3

本实施例提供的一种复合红外辐射发热材料，按重量组份计，包括以下组分：

高分子绝缘聚合物聚苯乙烯38份；

远红外纳米粒子-导电复合聚合物38份；

催化剂：Fe-Mo/MgO 18份；

CATB改性氧化石墨烯28份；

碳纳米纤维28份；

连接料：丙烯酸酯8份；

表面处理剂：油酸4.5份；

固化剂：甲酚4.5份；

所述发热材料为三层夹层结构，分为上层、中层和下层，所述上层和下层采用高分子绝缘聚合物制备而成，所述中层采用远红外纳米粒子-导电复合聚合物、CATB改性氧化石墨烯和碳纳米纤维制备而成。

其中，远红外纳米粒子-导电复合聚合物，按重量组份计，包括以下组分：

导电聚合物：聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑]和聚吡咯60份，其中聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑]45份、聚吡咯15份；

远红外火山岩石纳米粒子30份；

二甲基苯甲胺20份；

二甲亚砜10份；

分散剂：聚氧乙烯醚5份；

乙烯乙二醇醚4份。

远红外纳米粒-导电复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将45份的聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑]、15份的聚吡咯与20份的二甲基苯甲胺混合，于40℃以200rpm搅拌30min，加入体积比为1:5的蒸馏水，振荡混匀；

2)向所述步骤1)得到的混合物中加入30份的远红外火山岩石纳米粒子，并逐滴加入10份的二甲亚砜，维持所述步骤1)的加热温度和搅拌速度；

3)采用紫外光固化所述步骤2)得到的混合物10min后，加入5份的分散剂聚氧乙烯醚，混匀后加入4份的乙烯乙二醇醚于60℃真空干燥，得到远红外纳米粒-导电复合聚合物。

本实施例提供的发热材料中的CATB改性氧化石墨烯，按重量组份计，包括以下组分：

十六烷基三甲基溴化铵30份；

甲氧基聚乙二醇-硫醇8份；

氧化石墨烯60份；

甘氨酸15份；

CATB改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)称取60份的氧化石墨烯，分散到60ml乙醇中，采用超声波超声溶解1h；

2)将30份的十六烷基三甲基溴化铵加入到60ml蒸馏水中，以500rpm转速搅拌20min；

3)将所述步骤1)得到的混合溶液与所述步骤2)得到的混合溶液混合，在氮气气氛下，以200rpm、80℃条件下反应3h，反应过程中逐渐滴加8份的甲氧基聚乙二醇-硫醇；

4)将15份的甘氨酸溶于蒸馏水中，形成浓度为0.3M浓度的甘氨酸溶液，将所述步骤3)得到的混合物于所述甘氨酸溶液混合，以200rpm搅拌15min；

5)将所述步骤4)得到的混合物于100℃下真空干燥15min，得到CATB改性氧化石墨烯。

本实施例提供的上述复合红外辐射发热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将19份的高分子绝缘聚合物聚苯乙烯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于27℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的上层预结合体；

2)将38份的远红外纳米粒-导电复合聚合物、28份的CATB改性氧化石墨烯和18份的催化剂Fe-Mo/MgO溶于蒸馏水中，于42℃、480rpm转速下搅拌均匀，搅拌10min后，边搅拌边加入28份的碳纳米纤维，继续搅拌27min后加入4.5份的固化剂甲酚，于26.5℃下静置20min，得到所述发热材料的中间层预结合体；

3)将剩余19份的高分子绝缘聚合物聚苯乙烯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于37℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的下层预结合体；

4)将所述步骤1)得到的上层预结合体、所述步骤2)得到中间层预结合体和所述步骤3)得到的下层预结合体表面依次均匀涂抹8份的连接料丙烯酸酯，然后依次按顺序叠加，于氮气条件、77℃下熔融结合；

5)将所述步骤4)得到的熔融结合体表面均匀涂抹4.5份的表面处理剂油酸，于真空条件下晾干50min，得到所述复合红外辐射发热材料。

经试验，本实施例提供的复合红外辐射发热材料的电导率为70.5％、红外辐射率为80.6％、热电转化率为91.45％。

实施例4

本实施例提供的一种复合红外辐射发热材料，按重量组份计，包括以下组分：

高分子绝缘聚合物聚氯乙烯40份；

远红外纳米粒子-导电复合聚合物40份；

催化剂：Co-Mo/MgO 20份；

CATB改性氧化石墨烯30份；

碳纳米纤维30份；

连接料：过氯乙烯树脂10份；

表面处理剂：苯甲酰胺5份；

固化剂：苯酚5份；

所述发热材料为三层夹层结构，分为上层、中层和下层，所述上层和下层采用高分子绝缘聚合物制备而成，所述中层采用远红外纳米粒子-导电复合聚合物、CATB改性氧化石墨烯和碳纳米纤维制备而成。

其中，远红外纳米粒子-导电复合聚合物，按重量组份计，包括以下组分：

导电聚合物聚苯胺或聚(3-辛基噻吩)55份；

远红外CeO

二甲基苯甲胺17.5份；

二甲亚砜7.5份；

分散剂聚乙二醇4份；

乙烯乙二醇醚3份。

远红外纳米粒-导电复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将55份的导电聚合物聚苯胺或聚(3-辛基噻吩)与17.5份的二甲基苯甲胺混合，于35℃以150rpm搅拌25min，加入体积比为1:2.5的蒸馏水，振荡混匀；

2)向所述步骤1)得到的混合物中加入27.5份的远红外CeO

3)采用紫外光固化所述步骤2)得到的混合物10min后，加入4份的分散剂聚乙二醇，混匀后加入3份的乙烯乙二醇醚于55℃真空干燥，得到远红外纳米粒-导电复合聚合物。

本实施例提供的发热材料中的CATB改性氧化石墨烯，按重量组份计，包括以下组分：

十六烷基三甲基溴化铵24份；

甲氧基聚乙二醇-硫醇5.5份；

氧化石墨烯45份；

甘氨酸9份；

CATB改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)称取45份的氧化石墨烯，分散到53ml乙醇中，采用超声波超声溶解0.65h；

2)将24份的十六烷基三甲基溴化铵加入到53ml蒸馏水中，以385rpm转速搅拌20min；

3)将所述步骤1)得到的混合溶液与所述步骤2)得到的混合溶液混合，在氮气气氛下，以165rpm、65℃条件下反应2.3h，反应过程中逐渐滴加所述重量份的甲氧基聚乙二醇-硫醇；

4)将9份的甘氨酸溶于蒸馏水中，形成浓度为0.23M浓度的甘氨酸溶液，将所述步骤3)得到的混合物于所述甘氨酸溶液混合，以165rpm搅拌15min；

5)将所述步骤4)得到的混合物于85℃下真空干燥12min，得到CATB改性氧化石墨烯。

本实施例提供的上述复合红外辐射发热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将20份的高分子绝缘聚合物聚氯乙烯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于40℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的上层预结合体；

2)将40份的远红外纳米粒-导电复合聚合物、30份的CATB改性氧化石墨烯和20份的催化剂Co-Mo/MgO溶于蒸馏水中，于45℃、500rpm转速下搅拌均匀，搅拌10min后，边搅拌边加入30份的碳纳米纤维，继续搅拌30min后加入5份的固化剂苯酚，于27℃下静置20min，得到所述发热材料的中间层预结合体；

3)将剩余的20份的高分子绝缘聚合物聚氯乙烯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于40℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的下层预结合体；

4)将所述步骤1)得到的上层预结合体、所述步骤2)得到中间层预结合体和所述步骤3)得到的下层预结合体表面依次均匀涂抹10份的连接料过氯乙烯树脂，然后依次按顺序叠加，于氮气条件、80℃下熔融结合；

5)将所述步骤4)得到的熔融结合体表面均匀涂抹5份的表面处理剂苯甲酰胺，于真空条件下晾干1h，得到所述复合红外辐射发热材料。

经试验，本实施例提供的复合红外辐射发热材料的电导率为68.4％、红外辐射率为79.8％、热电转化率为90.2％。

实施例5

本实施例提供的一种复合红外辐射发热材料，按重量组份计，包括以下组分：

高分子绝缘聚合物聚苯乙烯35份；

远红外纳米粒子-导电复合聚合物35份；

催化剂：Fe/SiO

CATB改性氧化石墨烯25份；

碳纳米纤维25份；

连接料：氯化聚丙烯7.5份；

表面处理剂：苯甲酰胺4份；

固化剂：甲酚4份；

所述发热材料为三层夹层结构，分为上层、中层和下层，所述上层和下层采用高分子绝缘聚合物制备而成，所述中层采用远红外纳米粒子-导电复合聚合物、CATB改性氧化石墨烯和碳纳米纤维制备而成。

远红外纳米粒子-导电复合聚合物，按重量组份计，包括以下组分：

导电聚合物聚(N-乙烯基咔唑)57份；

远红外MoO

二甲基苯甲胺18份；

二甲亚砜8份；

分散剂：聚氧乙烯醚4.5份；

乙烯乙二醇醚3.5份。

远红外纳米粒-导电复合聚合物的制备方法，包括以下步骤：

1)将57份的导电聚合物聚(N-乙烯基咔唑)与18份的二甲基苯甲胺混合，于38℃以180rpm搅拌28min，加入体积比为1:4的蒸馏水，振荡混匀；

2)向所述步骤1)得到的混合物中加入14份的远红外MoO

3)采用紫外光固化所述步骤2)得到的混合物10min后，加入4.5份的分散剂聚氧乙烯醚，混匀后加入3.5份的乙烯乙二醇醚于57℃真空干燥，得到远红外纳米粒-导电复合聚合物。

本实施例提供的发热材料汇总的CATB改性氧化石墨烯，按重量组份计，包括以下组分：

十六烷基三甲基溴化铵24份；

甲氧基聚乙二醇-硫醇5.5份；

氧化石墨烯46份；

甘氨酸9份；

CATB改性氧化石墨烯的制备方法，包括以下步骤：

1)称取46份的氧化石墨烯，分散到53ml乙醇中，采用超声波超声溶解0.6h；

2)将24份的十六烷基三甲基溴化铵加入到53ml蒸馏水中，以375rpm转速搅拌20min；

3)将所述步骤1)得到的混合溶液与所述步骤2)得到的混合溶液混合，在氮气气氛下，以160rpm、65℃条件下反应2.1h，反应过程中逐渐滴加5.5份的甲氧基聚乙二醇-硫醇；

4)将9份的甘氨酸溶于蒸馏水中，形成浓度为0.24M浓度的甘氨酸溶液，将所述步骤3)得到的混合物于所述甘氨酸溶液混合，以160rpm搅拌15min；

5)将所述步骤4)得到的混合物于85℃下真空干燥11.5min，得到CATB改性氧化石墨烯。

本实施例提供的上述复合红外辐射发热材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将17.5份的高分子绝缘聚合物溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于35℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的上层预结合体；

2)将35份的远红外纳米粒-导电复合聚合物、25份的CATB改性氧化石墨烯和10.5份的催化剂Fe/SiO

3)将剩余的17.5份的高分子绝缘聚合物聚苯乙烯溶于蒸馏水中，搅拌均匀后于35℃条件下形成半凝胶状，得到所述发热材料的下层预结合体；

4)将所述步骤1)得到的上层预结合体、所述步骤2)得到中间层预结合体和所述步骤3)得到的下层预结合体表面依次均匀涂抹7.5份的连接料氯化聚丙烯，然后依次按顺序叠加，于氮气条件、75℃下熔融结合；

5)将所述步骤4)得到的熔融结合体表面均匀涂抹4份的表面处理剂苯甲酰胺，于真空条件下晾干45min，得到所述复合红外辐射发热材料。

经试验，本实施例提供的复合红外辐射发热材料的电导率为68.4％、红外辐射率为79.8％、热电转化率为90.2％。

经试验，本实施例提供的复合红外辐射发热材料的电导率为66.7％、红外辐射率为75.18％、热电转化率为88.4％。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。