CN100479623C - 一种复合型低压电热膜及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种复合型低压电热膜，属于电发热器件。其特征在于：所述的复合型低压电热膜复合结构构成包含电热无机化合物，耐温绝缘载体，导电电极，抗氧化耐温绝缘涂层，所述的电热无机化合物是由碳系无机材料，稀土材料，金属氧化材料，无机化合材料，聚合液体介质粘接剂组成，复合型低压电热膜制备方法是通过配料，混合，研磨，喷涂，固化，成型等工艺制成的复合型低压电热膜。本发明优点是在低于12伏以下的低电压50秒内快速发热至100℃以上，响应时间短，热应用率高，能根据不同的载体所表现的性能和应用范围，选择不同加工载体材料，进行加工不同形状的电热膜。适用于所有能随身携带的低压电热电器中，应用范围广。

Description

一种复合型低压电热膜及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种复合型低压电热膜，属于电发热器件。特别涉及一种用于低电压12伏以下的复合型低压电热膜。

背景技术

目前，应用在家用电器与工业电器等诸多领域中，电热产品应用越来越广泛。这些电热产品在应用上有诸多限制，基本以在高电压应用为主，由于电阻值较大需要较高的电压，高电压安全性较差，存在漏电危险。因要绝缘，其导热层数多，开机升温慢，材料厚，产品厚重，小型特殊形状的产品加工较难，且舒适性较差，很难做特殊形状的产品。一般的电热材料也可以应用在低电压中，但对低电压的低压伏数有很大的控制，需要12伏以上或其功率要大，这样就对人们在日常生活中能随身携带产品的设计有限制，并且在低电压发热温度响应速度不够迅速，发热温度不够高，体积容积较大，不够轻盈小巧。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种复合型低压电热膜在12伏低电压下能够在50秒内快速发热至100℃以上，响应时间短，热应用率高，能根据不同的载体所表现的性能和应用范围，选择不同加工载体材料，来加工不同形状的电热膜。适用于所有能随身携带的低压电热电器中，应用范围广，使用效果好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明技术方案提供一种复合型低压电热膜，它涉及对现有制造方法中电热膜配方工艺上的改进，特别是在12伏低电压下复合电热膜发热效果的改进。其构成包含电热无机化合物，耐温绝缘载体，导电电极，抗氧化耐温绝缘涂层组成，其特征是：

1.电热无机化合物的组成成份为：碳系无机材料，稀土材料，金属氧化材料，无机化合材料，聚合液体介质粘接剂组成。

a.碳系无机材料占到复合型低压电热膜的重量百分比为15-40％，碳系无机材料其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：50-80％磷片石墨，15-35％乙炔黑，1-10％300目碳纤维粉，1-10％4-6mm短碳纤维丝均匀混合组成。

b.金属氧化材料占到复合型低压电热膜的重量百分比为20-40％，金属氧化材料其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：10-60％氧化铋，10-60％氧化银，10-60％黑色氧化镍均匀混合组成。

c.无机化合材料占到复合型低压电热膜的重量百分比为5-20％，无机化合材料其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：20-50％氧化钛，10-30％三氧化二锑，5-15％氧化镁，5-15％氯化钠，10-30％二氧化硅，1-10％三氧化二铁，1-10％二氧化锰均匀混合组成。

d.稀土材料占到复合型低压电热膜的重量百分比为2-10％，稀土材料其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：15-40％氧化钇，15-40％氧化镝，30-70％氧化镧均匀混合组成。

e.聚合液体介质粘接剂占到复合型低压电热膜的重量百分比为30-60％，聚合液体介质粘接剂其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：70-95％水玻璃，1-10％二甲基硅油，2-15％DA168均散剂，1-10％KH550偶联剂，1-5％涂膜导电增进剂均匀混合组成。

2.耐温绝缘载体是玻璃纤维，陶瓷纤维，经过绝缘处理的金属导体，合成革纤维，聚酰亚胺膜中的一种。

3.抗氧化耐温绝缘涂层是有机硅绝缘树脂，胺基绝缘树脂，聚酰亚胺绝缘树脂中的一种，加入绝缘氧化物增加绝缘效果，稀释剂为无水乙醇。

复合型低压电热膜的复合型结构为：在耐温绝缘载体上喷涂低压电热膜，在低压电热膜上喷涂导电电极，在导电电极上引出电极导线，导线与电极之间通过钎焊、印刷导电银浆或电镀后烧结的方法连接，在低压电热膜和导电电极上喷涂抗氧化耐温绝缘涂层。

复合型低压电热膜的制备方法为：按照上述的复合型低压电热膜各组成成份依重量百分值备料，将碳系无机材料，金属氧化材料，稀土材料，无机化合材料依次均匀混合后加入到聚合液体介质粘接剂中，充分搅拌均匀，在研磨机上研磨1小时，制得复合型低压电热膜的浆料。

将耐温绝缘载体进行预处理，用无水乙醇进行表面清洁处理，待其自然晾干，再到烘箱中进行80℃的预热处理。

把复合型低压电热膜浆料和适量的稀释剂装入带有水油分离机装置的空气压缩机的喷枪中，用气压力为0.02-0.05MPa的空气把复合型低压电热膜浆料均匀喷涂到已经过预处理的耐温绝缘载体上，制得浆料厚度为0.1mm-0.2mm的喷膜，待其自然晾干，在0.2MPa施压条件下，在180℃的真空烘箱中烘2-4小时，去除杂质和固化成形。

根据所需物品的尺寸需求，经过裁剪制备，在复合型低压电热膜上涂导电银浆或粘制金属导电电箔作为导电电极，在复合型低压电热膜的导电电极引出导线，包含零线和火线，电极和导线之间通过钎焊、印刷银浆或电镀烧结的方法连接。导线采用镍线、铜线或高温导线。

对复合型低压电热膜进行表面电阻率均匀检测，导线引线后测量其功率，进行功率调整，使其达到预定参数范围内。在实践中，测定复合型低压电热膜的两个主要参数是其导电率和其厚度，使用不同重量百分比的聚合液体介质粘接剂和不同量的导电填充物来达到不同水平的导电率和厚度。

最后在复合型低压电热膜上喷涂抗氧化耐温绝缘涂层，固化干燥后，即得复合型低压电热膜。

以表面发热功率大小和技术参数变异，可设计不同的复合型低压电热膜，几何形状变异范围宽。因此在实际应用过程中，即可采用标准的或非标准单元方式作发热材料使用。

该配方是在研究了现有电热膜的生产方式，并在吸取其中的优点基础上设计完成，磷片石墨，乙炔黑和碳纤维混合可以明显提高复合型低压电热膜的导电性，能够在低电压下产生足够满意的电发热现象；金属氧化材料是复合型低压电热膜的均散剂，使电阻分布均匀和降低复合型低压电热膜的电阻率；无机化合材料的配方对复合型低压电热膜起到固化作用、阻燃作用和抗导电粒子氧化性能，提高膜层的耐温性能；稀土材料对复合型低压电热膜起到高温传导作用，大大增加了复合型低压电热膜的远红外发射能量，射发4-14um波长射线，能激活动植物细胞内能，提高复合型低压电热膜的导电率，改善复合型低压电热膜的成形性能；聚合液体介质粘接剂是加强复合型低压电热膜与耐温绝缘载体的结合力，进一步提高复合型低压电热膜与耐温绝缘载体两者之间的结合程度，使复合型低压电热膜涂层不易脱落或破损，并且提高复合型低压电热膜耐用性能，提高导电稳定性；抗氧化耐温绝缘涂层能提高复合型低压电热膜绝缘程度并与外层隔绝，以防止氧化和防止潮湿环境下发生短路，降低复合型低压电热膜失效现象，提高安全性能。通过上述分析，复合型低压电热膜各成份的组成和配比通过大量的实验结果确定。本复合型低压电热膜的目的保证了在低电压12伏下发射大功率要求，保证了复合型低压电热膜在产品上的适应性和良好性能要求，在一定条件下，能长时间使用，寿命长。由于电阻小，电压使用范围广，电压调节灵活，容易适应低电压场合使用。低电压没有安全隐患，可以做特殊形状的产品，低压电热产品具有薄，轻等特点，携带方便。

附图说明

图1是本发明一种复合型低压电热膜的复合结构示意图。

图2是本发明一种复合型低压电热膜的工艺流程图。

图中1.抗氧化耐温绝缘层，2.导电电极，3.电热膜，4.耐温绝缘载体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

一种复合型低压电热膜，是一种复合型结构的低压电热膜，其复合型结构请参见附图1，复合型低压电热膜上下表面分别是抗氧化耐温绝缘层和无碱玻璃纤维布相连接，电热膜涂上导电银浆，并引出导线。

其复合型低压电热膜各组成成份的百分值重量比为：

碳系无机材料          21％

金属氧化物材料        25％

无机化合物材料        10％

稀土材料                4％

聚合液体介质粘接剂      40％

无水乙醇(稀释剂)        适量

本实施例1的复合型低压电热膜各组成成份依其内部结构的百分值重量比为基准测算而得。

实施例2

一种复合型低压电热膜，是一种复合型结构的低压电热膜，其复合型结构请参见附图1，复合型低压电热膜上下表面分别是抗氧化耐温绝缘层和陶瓷纤维板相连接，电热膜涂上导电银浆，并引出导线。

其复合型低压电热膜各组成成份的百分值重量比为：

碳系无机材料            25％

金属氧化物材料          15％

无机化合物材料          15％

稀土材料                3％

聚合液体介质粘接剂      42％

无水乙醇(稀释剂)        适量

本实施例2的复合型低压电热膜各组成成份依其内部结构的百分值重量比为基准测算而得。

实施例3

一种复合型低压电热膜，是一种复合型结构的低压电热膜，其复合型结构请参见附图1，复合型低压电热膜上下表面分别是抗氧化耐温绝缘层和带有绝缘层的不锈钢相连接，带有绝缘层的不锈钢的绝缘层重量比为80％有机硅绝缘树脂，10％氧化镁和10％氧化钛均匀混合喷涂在带有绝缘层的不锈钢表面经250℃烘箱4小时烘干而成，电热膜涂上导电银浆，并引出导线。

其复合型低压电热膜各组成成份的百分值重量比为：

碳系无机材料          30％

金属氧化物材料        18％

无机化合物材料        16％

稀土材料              6％

聚合液体介质粘接剂    30％

无水乙醇(稀释剂)      适量

本实施例1的复合型低压电热膜各组成成份依其内部结构的百分值重量比为基准测算而得。

制造上述复合型低压电热膜的工艺步骤如下：

1.按照上述的复合型低压电热膜各组成成份依重量百分值备料，将碳系无机材料，金属氧化材料，稀土材料，无机化合材料依次均匀混合后加入到聚合液体介质粘接剂中，充分搅拌均匀，在研磨机上研磨1小时，制得复合型低压电热膜的浆料。

2.将耐温绝缘载体进行预处理，用无水乙醇进行表面清洁处理，待其自然晾干，再到烘箱中进行80℃的预热处理。

3.把复合型低压电热膜浆料和适量的稀释剂装入带有水油分离机装置的空气压缩机的喷枪中，用气压为0.03MPa的空气把复合型低压电热膜浆料均匀喷涂到已经过预处理的耐温绝缘载体上，制得浆料厚度为0.15mm的喷膜，待其自然晾干，在0.2MPa施压条件下，在180℃的真空烘箱中烘3小时，去除杂质和固化成形。

4.经过裁剪制备长宽为10cm*10cm复合型低压电热膜，在复合型低压电热膜上涂上导电银浆或粘制金属导电电箔作为导电电极，在复合型低压电热膜的导电电极引出导线，包含零线和火线，电极和导线之间通过钎焊的方法连接。导线采用镍线。

5.最后在复合型低压电热膜上喷涂抗氧化耐温绝缘涂层，固化干燥后，即得复合型低压电热膜。

复合型低压电热膜其制造工艺流程请参见附图2。

在实施例1，实施例2和实施例3中制备的复合型低压电热膜有下列特征：实验条件(实施例1，实施例2和实施例3)：

复合型低压电热膜；厚度为0.15mm；表面面积为10cm*10cm；12伏低电压电容量800MA；持续通电50秒。

复合型低压电热膜表面电阻率：

实施例1：15Ω，实施例2：15Ω，实施例3：15Ω。

复合型低压电热膜表面功率：

实施例1：18W，实施例2：18W，实施例3：18W。

复合型低压电热膜绝缘层绝缘性：

实施例1：1200V，1min无击穿，测试通过。

实施例2：1200V，1min无击穿，测试通过。

实施例3：1200V，1min无击穿，测试通过。

复合型低压电热膜表面发热温度：

实施例1：常温至98℃。

实施例2：常温至112℃。

实施例3：常温至103℃。

复合型低压电热膜涂膜附着力(划格法)：

实施例1：96，实施例2：103，实施例3：108。

综上所述，本发明的功效有明显的提高，具有实用性，符合发明专利各要件，故依法提出发明专利申请。

Claims (9)

1.一种复合型低压电热膜，其特征在于：该复合型低压电热膜属于电发热器件，所述的复合型低压电热膜复合结构构成包含电热无机化合物，耐温绝缘载体，导电电极，抗氧化耐温绝缘涂层，所述的电热无机化合物是由碳系无机材料，稀土材料，金属氧化材料，无机化合材料，聚合液体介质粘接剂组成，复合型低压电热膜制备方法是通过配料，混合，研磨，喷涂，固化，成型等工艺制成的复合型低压电热膜。

2.根据权利要求1所述的一种复合型低压电热膜，其特征在于：所述的碳系无机材料占到复合型低压电热膜的重量百分比为15-40％，碳系无机材料其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：50-80％磷片石墨，15-35％乙炔黑，1-10％300目碳纤维粉，1-10％4-6mm短碳纤维丝均匀混合组成。

3.根据权利要求1所述的一种复合型低压电热膜，其特征在于：所述的金属氧化材料占到复合型低压电热膜的重量百分比为20-40％，金属氧化材料其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：10-60％氧化铋，10-60％氧化银，10-60％黑色氧化镍均匀混合组成。

4.根据权利要求1所述的一种复合型低压电热膜，其特征在于：所述的无机化合材料占到复合型低压电热膜的重量百分比为5-20％，无机化合材料其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：20-50％氧化钛，10-30％三氧化二锑，5-15％氧化镁，5-15％氯化钠，10-30％二氧化硅，1-10％三氧化二铁，1-10％二氧化锰均匀混合组成。

5.根据权利要求1所述的一种复合型低压电热膜，其特征在于：所述的稀土材料占到复合型低压电热膜的重量百分比为2-10％，稀土材料其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：15-40％氧化钇，15-40％氧化镝，30-70％氧化镧均匀混合组成。

6.根据权利要求1所述的一种复合型低压电热膜，其特征在于：所述的聚合液体介质粘接剂占到复合型低压电热膜的重量百分比为30-60％，聚合液体介质粘接剂其内部结构的组成成份及其百分值重量比为：70-95％水玻璃，1-10％二甲基硅油，2-15％DA168均散剂，1-10％KH550偶联剂，1-5％涂膜导电增进剂均匀混合组成。

7.根据权利要求1所述的一种复合型低压电热膜，其特征在于：所述的耐温绝缘载体是玻璃纤维，陶瓷纤维，经过绝缘处理的金属导体，合成革纤维，聚酰亚胺膜中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种复合型低压电热膜，其特征在于：所述的抗氧化耐温绝缘涂层是有机硅绝缘树脂，胺基绝缘树脂，聚酰亚胺绝缘树脂中的一种，加入绝缘氧化物增加绝缘效果，稀释剂为无水乙醇。

9.根据权利要求1所述的一种复合型低压电热膜的制造方法，其特征在于：所述的复合型低压电热膜其制造工艺步骤如下：

(1)将上述权利要求1所述的一种复合型低压电热膜的配方依重量百分值备料，将碳系无机材料、金属氧化材料、稀土材料和无机化合材料依次均匀混合后加入到聚合液体介质粘接剂中，充分搅拌均匀，在研磨机上研磨1小时，制得复合型低压电热膜的浆料；

(2)将耐温绝缘载体进行预处理，用无水乙醇进行表面清洁处理，待其自然晾干，再到烘箱中进行80℃的预热处理；

(3)把复合型低压电热膜浆料和适量的稀释剂装入带有水油分离机装置的空气压缩机的喷枪中，用气压为0.02-0.05MPa的空气把复合型低压电热膜的浆料均匀喷涂到已经过预处理的耐温绝缘载体上，制得浆料厚度为0.1mm-0.2mm的喷膜，待其自然晾干，在0.2MPa施压条件下，在180℃的真空烘箱中烘2-4小时，去除杂质和固化成形；

(4)根据所需物品的尺寸需求，经过裁剪制备，在复合型低压电热膜上涂导电银浆或粘制金属导电电箔作为导电电极，在复合型低压电热膜的导电电极引出导线，包含零线和火线，电极和导线之间通过钎焊、印刷银浆或电镀烧结的方法连接，导线采用镍线、铜线或高温导线；

(5)对复合型低压电热膜进行表面电阻率均匀检测，导线引线后测量其功率，进行功率调整，使其达到预定参数范围内，在实践中，测定复合型低压电热膜的两个主要参数是其导电率和其厚度，使用不同重量百分比的聚合液体介质粘接剂和不同量的导电填充物来达到不同水平的导电率和厚度；

(6)最后在复合型低压电热膜上喷涂抗氧化耐温绝缘涂层，固化干燥后，即得复合型低压电热膜。

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