CN105916220A - 一种复合电加热膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合电加热膜的制备方法，该电热膜包括基底、第一电热膜和第二电热膜。本发明制备的复合电加热膜结合了石墨烯电加热膜和半导体电加热膜的优点，微小的电流就能激活石墨烯远红外电加热部分，比传统电加热方式节能约60%，提高了电能的利用率，采用上述材料和配比的半导体电加热膜传热热阻小，化学稳定性和热稳定性，电‑热转换效率高，其中，该电加热膜阻具有正温度特性，可根据膜厚的不均匀自动调节电流的大小及自限流的特性，从而保证了电加热膜加热的均匀性。

Description

一种复合电加热膜的制备方法
技术领域
本发明涉及家电制造领域，具体涉及一种复合电加热膜的制备方法。
背景技术
传统的采用电阻丝进行加热取暖的方法存在着电加热面积小，电加热效率低，电阻丝长时间使用容易氧化，寿命短的缺点。因此，越来越多的电加热膜开始进入人们的视野。
半导体导电膜已经被广泛应用于汽车、飞机、冰箱等设备的玻璃除霜。但主要采用磁控溅射及喷涂热分解的方式制备。但该制备过程中用到的设备非常昂贵，此外，由于家用电器的形状都极为复杂，采用磁控溅射及喷涂热分解的方式难以将半导体导电膜复合到电加热器具上
无机SnO2电加热膜本身硬度高，与载体结合牢，高温性能稳定，能在500℃的较高温度下工作，有很好的抗氧化性、化学腐蚀能力，以及较好的阻值稳定性，并具有节能、轻巧、长寿、无明火、启动电流小等主要特性。它厚度极薄，一般以微米(一毫米的千分之一)计，独特之处是透明性，可见光透过率可达90％以上。
石墨烯(Graphene)自2004年被英国曼彻斯特大学的教授Geim等报道以其奇特的性能引起了科学家的广泛关注和极大的兴趣被预测很有可能在很多领域引起革命性变化。单层石墨烯以二维晶体结构存在厚度只0.1334nm它是构筑其它维度炭质材料的基本单元它可以包裹起来形成零维的富勒烯卷起来形成一维的碳纳米管层层堆积形成三维的石墨。石墨烯是一种没有能隙的半导体具有比硅高100倍的载流子迁移率(2×10cm/v)在室温下具有微米级自由程和大的相干长度因此石墨烯是纳米电路的理想材料。石墨烯具有良好的导热性[3000W/(m•K)]、高强度(110GPa)和超大的比表面积(2630m/g) 。这些优异的性能使得石墨烯在纳米电子器件、气体传感器、能量存储及复合材料等领域有光明的应用前景。
发明内容
本发明提供一种复合电加热膜的制备方法，该方法制备的复合电加热膜，具有优异的电加热转换性能和较长的使用寿命。
为了实现上述目的，实现上述目的，本发明提供了一种复合电加热膜的制备方法，该复合电加热膜包括基底、第一电加热膜和第二电加热膜；
该方法包括如下步骤：
（1）制备第一电加热膜层浆料
称取6-7重量份的石墨烯粉末，0.5-2重量份的远红外发射剂，3-5重量份的粘结稀释剂，首先将石墨烯粉末与远红外发射剂混合后搅拌均匀，然后加入粘结稀释剂混合后形成浆料；所述的粘结稀释剂为耐高温的酚醛树脂，石墨烯粉末的粒径为：30-60nm；
（2）形成第一电加热膜
将浆料均匀涂覆在基底表面形成膜，晾干或烘干后形成第一电加热膜，其中第一电加热膜的厚度控制在5-15μm；
（3）制备第二电加热膜粉末
将二氯化锡溶液混合于乙醇溶剂中，以获得第一有机溶液；将三氯化锑溶液和二氧化锰溶液混合于乙醇溶剂中，以获得第二有机溶液；将所述第二有机溶液缓慢混合于所述第一有机溶液中，以获得所述电热膜溶液；
其中，将二氯化锡溶液混合于乙醇溶剂中、将三氯化锑溶液和二氧化锰溶液混合于乙醇溶剂中，将第二有机溶液混合于第一有机溶液中时，分别需要在恒温磁力搅拌器中搅拌2-4个小时，以便于二氯化锡溶液、三氯化锑溶液和二氧化锰溶液能够充分混合于在乙醇溶剂中，恒温磁力搅拌器的温度为80摄氏度；
所述二氯化锡溶液的浓度范围为0.3-0.8摩尔/升，所述三氯化锑溶液的浓度范围为0.05-0.2摩尔/升，所述二氧化锰溶液的浓度范围为0.01-0.03摩尔/升。
煅烧所述电热膜溶液，采用马弗炉设备对所述电热膜溶液进行煅烧，其中，煅烧过程的温度范围为600-800摄氏度，煅烧时间为40-60分钟，得到第二电加热膜粉末；
（4）形成第二电加热膜
采用所述电热膜粉末在所述第一电加热膜上进行蒸镀，蒸镀的真空度为1.0×10-3帕，蒸发电压为5伏，蒸发时间为60秒，其中第二电加热膜的厚度控制在5-10μm。
本发明制备的复合电加热膜结合了石墨烯电加热膜和半导体电加热膜的优点，微小的电流就能激活石墨烯远红外电加热部分，比传统电加热方式节能约60%，提高了电能的利用率，采用上述材料和配比的半导体电加热膜传热热阻小，化学稳定性和热稳定性，电-热转换效率高，其中，该电加热膜阻具有正温度特性，可根据膜厚的不均匀自动调节电流的大小及自限流的特性，从而保证了电加热膜加热的均匀性。
具体实施方式
实施例一
称取6重量份的石墨烯粉末，0.5重量份的远红外发射剂，3重量份的粘结稀释剂，首先将石墨烯粉末与远红外发射剂混合后搅拌均匀，然后加入粘结稀释剂混合后形成浆料；所述的粘结稀释剂为耐高温的酚醛树脂，石墨烯粉末的粒径为：30-60nm。
将浆料均匀涂覆在基底表面形成膜，晾干或烘干后形成第一电加热膜，其中第一电加热膜的厚度控制在5μm。
将所述二氯化锡溶液混合于乙醇溶剂中，以获得第一有机溶液；将所述三氯化锑溶液和所述二氧化锰溶液混合于乙醇溶剂中，以获得第二有机溶液；将所述第二有机溶液缓慢混合于所述第一有机溶液中，以获得所述电热膜溶液；
其中，将二氯化锡溶液混合于乙醇溶剂中、将三氯化锑溶液和二氧化锰溶液混合于乙醇溶剂中，将第二有机溶液混合于第一有机溶液中时，分别需要在恒温磁力搅拌器中搅拌2个小时，以便于二氯化锡溶液、三氯化锑溶液和二氧化锰溶液能够充分混合于在乙醇溶剂中，恒温磁力搅拌器的温度为80摄氏度。
所述二氯化锡溶液的浓度范围为0.3摩尔/升，所述三氯化锑溶液的浓度范围为0.05摩尔/升，所述二氧化锰溶液的浓度范围为0.01摩尔/升。
煅烧所述电热膜溶液，采用马弗炉设备对所述电热膜溶液进行煅烧，其中，煅烧过程的温度范围为600摄氏度，煅烧时间为40分钟，得到第二电加热膜粉末。
采用所述电热膜粉末在所述第一电加热膜上进行蒸镀，蒸镀的真空度为1.0×10-3帕，蒸发电压为5伏，蒸发时间为60秒，其中第二电加热膜的厚度控制在5μm。
实施例二
称取7重量份的石墨烯粉末， 2重量份的远红外发射剂，5重量份的粘结稀释剂，首先将石墨烯粉末与远红外发射剂混合后搅拌均匀，然后加入粘结稀释剂混合后形成浆料；所述的粘结稀释剂为耐高温的酚醛树脂，石墨烯粉末的粒径为：30-60nm。
将浆料均匀涂覆在基底表面形成膜，晾干或烘干后形成第一电加热膜，其中第一电加热膜的厚度控制在15μm。
将所述二氯化锡溶液混合于乙醇溶剂中，以获得第一有机溶液；将所述三氯化锑溶液和所述二氧化锰溶液混合于乙醇溶剂中，以获得第二有机溶液；将所述第二有机溶液缓慢混合于所述第一有机溶液中，以获得所述电热膜溶液；
其中，将二氯化锡溶液混合于乙醇溶剂中、将三氯化锑溶液和二氧化锰溶液混合于乙醇溶剂中，将第二有机溶液混合于第一有机溶液中时，分别需要在恒温磁力搅拌器中搅拌4个小时，以便于二氯化锡溶液、三氯化锑溶液和二氧化锰溶液能够充分混合于在乙醇溶剂中，恒温磁力搅拌器的温度为80摄氏度。
所述二氯化锡溶液的浓度范围为0.8摩尔/升，所述三氯化锑溶液的浓度范围为0.2摩尔/升，所述二氧化锰溶液的浓度范围为0.03摩尔/升。
煅烧所述电热膜溶液，采用马弗炉设备对所述电热膜溶液进行煅烧，其中，煅烧过程的温度范围为800摄氏度，煅烧时间为60分钟，得到第二电加热膜粉末。
采用所述电热膜粉末在所述第一电加热膜上进行蒸镀，蒸镀的真空度为1.0×10-3帕，蒸发电压为5伏，蒸发时间为60秒，其中第二电加热膜的厚度控制在10μm。
对实施例1-2进行测试，测试结果显示：实施例1-2的电加热转换效率高达90%以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种复合电加热膜的制备方法，该复合电加热膜包括基底、第一电加热膜和第二电加热膜；
该方法包括如下步骤：
（1）制备第一电加热膜层浆料
称取6-7重量份的石墨烯粉末，0.5-2重量份的远红外发射剂，3-5重量份的粘结稀释剂，首先将石墨烯粉末与远红外发射剂混合后搅拌均匀，然后加入粘结稀释剂混合后形成浆料；所述的粘结稀释剂为耐高温的酚醛树脂，石墨烯粉末的粒径为：30-60nm；
（2）形成第一电加热膜
将浆料均匀涂覆在基底表面形成膜，晾干或烘干后形成第一电加热膜，其中第一电加热膜的厚度控制在5-15μm；
（3）制备第二电加热膜粉末
将二氯化锡溶液混合于乙醇溶剂中，以获得第一有机溶液；将三氯化锑溶液和二氧化锰溶液混合于乙醇溶剂中，以获得第二有机溶液；将所述第二有机溶液缓慢混合于所述第一有机溶液中，以获得所述电热膜溶液；
其中，将二氯化锡溶液混合于乙醇溶剂中、将三氯化锑溶液和二氧化锰溶液混合于乙醇溶剂中，将第二有机溶液混合于第一有机溶液中时，分别需要在恒温磁力搅拌器中搅拌2-4个小时，以便于二氯化锡溶液、三氯化锑溶液和二氧化锰溶液能够充分混合于在乙醇溶剂中，恒温磁力搅拌器的温度为80摄氏度；
所述二氯化锡溶液的浓度范围为0.3-0.8摩尔/升，所述三氯化锑溶液的浓度范围为0.05-0.2摩尔/升，所述二氧化锰溶液的浓度范围为0.01-0.03摩尔/升；
煅烧所述电热膜溶液，采用马弗炉设备对所述电热膜溶液进行煅烧，其中，煅烧过程的温度范围为600-800摄氏度，煅烧时间为40-60分钟，得到第二电加热膜粉末；
（4）形成第二电加热膜
采用所述电热膜粉末在所述第一电加热膜上进行蒸镀，蒸镀的真空度为1.0×10-3帕，蒸发电压为5伏，蒸发时间为60秒，其中第二电加热膜的厚度控制在5-10μm。
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