远红外电发热膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种远红外电发热膜及其制备方法，该电发热膜为多层机构，包括胶体石墨粉、导电炭粉、三氧化二铝粉末、支撑材料、聚酰亚胺漆、绝缘层，其制备方法主要包括电热膜基材的制备和电热膜组装，所制备得到的电热膜具有优异的电热转换率、发热均匀、功率衰减慢、寿命长等特点，可以广泛的用于工业、民用、军用、农用、智能穿戴等领域。

【技术实现步骤摘要】
远红外电发热膜的制备方法
本专利技术涉及电发热膜领域，具体是一种远红外电发热膜及其制备方法。
技术介绍
目前，电加热已经成为家庭生活或者工业生产最常见的加热方式。常用的加热源包括：电阻丝、石英管、PTC、红外线和电发热膜等。电发热膜从国外引进已有几十年的时间，由于使用方便，适用范围广，已越来越多的应用在各行各业。中国专利公开号为CN100455146A的专利技术专利公开了一种碳素材料电发热膜及制备方法，其具体公开了先将粘结剂用专用稀释剂稀释，稀释剂的加入量根据电发热粉的添加量确定，同时加入炭黑分散剂，分散均匀后，先加入导电炭黑分散0.5～1小时，再加入石墨碳粉和稳定剂分散0.5～1小时，分散后的浆料放入三滚机、雷蒙磨或砂磨机中进行辊压或研磨，用三滚机连续辊压3～4次，雷蒙磨或砂磨机研磨0.5～2小时，辊压或研磨后再放入分散机中分散0.5～1小时，在每次分散、辊压或研磨中，根据涂布机的技术要求加入稀释剂调节浆料粘度，制得涂布用浆料；将制好的浆料用涂布机均匀涂布在玻璃纤维布上并烘干，其工艺参数根据不同的粘结剂和涂布机特点确定，每次涂布的厚度以涂膜不开裂为益，涂布厚度根据电发热膜的所需发热温度确定，可进行一次涂布或多次涂布，直到规定厚度为止；涂布好的电发热膜放入其最高使用温度加20℃下保温3小时稳定化处理，最后裁成所需形状、尺寸即可。该方法是较早的技术工艺，随着时间的推移，消费者对电发热膜的力学稳定性、发热均匀性、外观均匀性的要求都不断增加，使用该技术所制备得到的产品无法达到消费者的需求，并且其制备得到的产品存在较多气泡。中国专利申请号为：CN101873729A的专利技术专利申请公开了一种电发热膜及其制备方法，并具体公开了其制备方法为，①、先将导电炭黑与石墨粉混合得到混合粉，再将聚酰亚胺树脂和混合粉混合，并加入稀释剂进行稀释；②、经研磨机在250rpm-500rpm搅拌速度下连续匀速运动进行10-60分钟研磨，中间加入稀释剂二甲基乙酰胺，调节粘度在180-250mmPa·s之间混合成一种胶状混合物。③、将胶状混合物经过涂布机涂在玻璃纤维布上，经烘烤后使胶状混合物浸入并固化在玻璃纤维布上形成电发热膜；上述烘烤过程中的温度是由100℃-300℃逐渐升高的，涂胶的玻璃纤维布经牵引电机拉动在涂布机烘箱内匀速运动加热5分钟，使稀释剂得到充分挥发，而且能使其余的混合胶与玻璃纤维布充分地融为一体形成面状导电体。该专利技术使用了逐渐升高升温的方法，并控制加热时牵伸速度，使得聚酰亚胺树脂成型后发热膜的表面结构均匀。多温度的控制非常严格，当温度的变化梯度设置不合理，或者温度变化较大的时候，其对改善发热膜结构的效果会大打折扣。另外，市面上绝大多数电发热膜发热材料为金属电阻丝、印刷油墨和碳纤维等。存在诸如电热转换率低、发热不均匀、功率衰减快、寿命短、采用贵重金属导致成本高、容易与基材脱离等等问题。因此，针现有技术所存在的诸如上述问题，本专利技术的主要目的在于制备一种发热膜，所制备得到的电发热膜通过远红外辐射的方式供热、适用电压广从3.7V-600V，最高温度可达300℃以上，且具有优异的电热转换率、发热均匀、功率衰减慢、寿命长等特点，可以广泛的用于工业、民用、军用、农用、智能穿戴等领域。
技术实现思路
针对现有技术所存在的诸多问题，本专利技术提供一种远红外电发热膜，其特征在于，所述的电发热膜包括胶体石墨粉、导电炭黑粉、三氧化二铝粉、聚醚亚胺漆、玻璃纤维。所述远红外电发热膜包括50-100份聚酰亚胺漆和10-30份电发热料；进一步的，所述电发热料包括30-70份胶体石墨粉，30-70份导电炭黑粉，2-10份三氧化二铝粉混合得到；更具体的，所述远红外电发热膜包括50-100份聚酰亚胺漆和10-30份导电发热料和玻璃纤维；所述玻璃纤维为玻璃纤维基布；所述聚酰亚胺漆和导电发热料共混物均匀分布在玻璃纤维基布的表面，所述的远红外电发热膜的表面光滑无气孔。本专利技术选择使用耐高温的树脂漆为聚酰亚胺漆，这种漆是由芳香族二胺和芳香族四羧酸二酐在机型溶剂中缩合而成。通常可以反应式如下所示：可以看出，在使用聚酰亚胺漆的时候，在热反应固化的过程中会存在水的产生，由于固化的过程是去除溶剂，如果温度的控制不得当必然造成部分溶剂挥发不全面，使得电发热膜的表面会产生一系列大小不均匀的微孔。对于远红外电发热膜材料，我们要求其具有较高的电热辐射转换率，并且升温时间短，发热均匀，因此，我们要保证膜材料各个部位的材料均一性。但是，由于不同材料的导热性能不同，容易导致电发热膜的发热和热转换率不同。尤其是当发热膜的内存在气孔，而气体的导热系数相对于固体材料而言要小非常多，因此，在加热的过程中热量在空气中的传播较慢，并且气孔处的温度会相对其他的部分高，导致发热不均匀，可能存在局部温度高的情况。针对现有发热不均匀、导热性能差异化等技术问题，本专利技术的主要构思是尽可能的减少原料的种类，使得导热系数更加的稳定和均一，通过原料的选择，配比的调整，制备工艺的设置，减少因导热系数差异以及发热膜中气泡产生量，进而使得整体的发热膜各处性能均匀，进而达到发热均一，使用寿命长等特点。对于具体的原料的选择，本专利技术选用胶体石墨粉主要是作为耐高温润滑基料，用以控制电发热膜的导电性能，所述的胶体石墨粉具有颗粒细小、粘结强度高、在制备过程中，胶体石墨烯更加容易分散，并且与其他物料混合更加均匀，而且通过控制用量和胶体石墨的规格可以调节电阻阻值，并且该阻值稳定，主要可以提高电发热膜的使用寿命。所述胶体石墨粉粒径≤10μm；优选的，所述胶体石墨粉的规格为F-00,F-0,F-1中的一种或多种，上述石墨粉的粒度小于4μm，并且灰分小于1％。而现有技术中所使用的石墨烯大多为普通石墨烯，这类石墨烯的粒径分布不均匀，在分散和研磨的过程中容易产生聚沉，进而影响到整体的浆料的分散性能。本专利技术选择了小尺寸导电炭黑粉，现有技术中有的使用纳米炭黑粉作为电发热膜的原料，但是我们却发现使用纳米炭黑粉虽然能够对电发热膜的表观性能进行改善，并且电发热膜的机械性能也能得到一定的提升，但是当将炭黑粉的粒径降低到纳米级别时，发热膜的导电性能是降低的，这会导致电热转换率的速度降低，并且会导致与电源接触的一部分发热量过大，而远离电源部分的发热膜热量较小。这主要是因为纳米炭黑粉颗粒过小时，纳米碳颗粒都有同种电荷，当颗粒尺寸过小，会发生电荷排斥的现象，使得纳米粒子之间不易发生团聚，导致自由电子难以在纳米颗粒之间传播，进而导致导电性能变差，也就会导致前述所描述的问题。本专利技术具体选择的导电炭黑粉的尺寸大于1μm，小于15μm；优选的大于3μm，小于10μm。本专利技术还选择在电发热膜加入少许的三氧化二铝粉，三氧化二铝是一种绝缘粉末，但是其导热性能良好，在原料中掺杂少量三氧化二铝粉能够提高原料混合后的导热性能，同时降低电发热膜的导电性能，通过导热性能和导电性能的平衡，进而提高电热转化的效率，以及发热均匀性。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远红外电发热膜，其特征在于，所述电发热膜包括50-100份聚酰亚胺漆和10-30份电发热料和玻璃纤维；电发热料是30-70份胶体石墨粉，30-70份导电炭黑粉，2-10份三氧化二铝粉混合得到；所述玻璃纤维为玻璃纤维基布；所述的远红外电发热膜的表面光滑无气孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种远红外电发热膜，其特征在于，所述电发热膜包括50-100份聚酰亚胺漆和10-30份电发热料和玻璃纤维；电发热料是30-70份胶体石墨粉，30-70份导电炭黑粉，2-10份三氧化二铝粉混合得到；所述玻璃纤维为玻璃纤维基布；所述的远红外电发热膜的表面光滑无气孔。


2.一种如权利要求1所述的远红外电发热膜，其特征在于，
所述胶体石墨粉粒径≤10μm，优选的，所述胶体石墨粉的规格为F-00,F-0,F-1中的一种或多种，上述胶体石墨粉的粒度小于4μm，并且灰分小于1％；
所述导电炭黑粉的尺寸大于1μm，小于15μm；
所述三氧化二铝粉粒径≤100μm，更优选的为小于50μm，更加优选的小于25μm；
所述玻璃纤维基布的厚度0.06-0.15mm。


3.一种如权利要求1所述的远红外电发热膜，其特征在于，电发热膜采用微波加热和红外加热依次交替加热的方式进行干燥固化，烘箱内至少设置两个加热源，烘箱长度为5-15m，其中微波加热源设置在加热传送入口前部；红外加热源设置在烘箱的中后部；电发热膜在辊道上的传送速度为3-10m/min。


4.一种如权利要求1-3任一项所述远红外电发热膜的制备方法，包括以下步骤：电发热膜基材的制备和电发热膜制备，其中电发热膜基材制备包括如下步骤：
(1)制作电发热料：按重量份称取30-70份的胶体石墨粉，30-70份的导电炭黑粉，2-10份的三氧化二铝粉，置于粉料混合机中混合后备用；
(2)制作导电浆母料：按重量份称取步骤(1)中制备的粉料3-30份，二甲基乙酰胺70-90份，在研磨机中混合研磨60-120min，过滤后备用；
(3)配置电热浆料：按重量份称取50-100份聚酰亚胺漆，步骤(2)中制备的导电浆母料40-80份，置于分散机中分散30-60min，并用稀释剂调节粘度，过滤后得到电热涂布浆料；
所述的稀释...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈彬，陈宏富，
申请(专利权)人：宁波晨中热膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33