一种胶带结构的可弯折的加热装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种胶带结构的可弯折的加热装置及其制备方法，主要步骤为：首先将聚酯薄膜基底清洗备用；使用涂布机将丙烯酸胶、导电混合溶液依次均匀涂覆在基底薄膜卷材上，涂导电银浆或者贴导电金属箔片随后封装制成柔性透明导电薄膜。将柔性透明导电薄膜没有涂层的一面使用涂布机涂覆一层丙烯酸胶，成卷备用。应用时将合适宽度的卷材裁出所需长度，然后在两端银电极或者金属箔片上连接电线，最终形成易粘贴可弯折的加热装置。此方法制备的加热装置具有稳定性好、面电阻低、表面涂层均匀、大小可控、可弯折、易粘贴等特点。该薄膜制备工艺简单，周期短，薄膜导电性高，面电阻低至20

【技术实现步骤摘要】
一种胶带结构的可弯折的加热装置及其制备方法


本专利技术涉及一种胶带结构的可弯折的加热装置及其制备方法，属于导电加热薄膜领域。

技术介绍

热能是人类赖以生存的重要能量方式之一，在人类发展史上，人们先后利用太阳、火、电来获得热能。目前，电加热是人们获得热能使用最广泛的方法。导电加热薄膜作为电加热方式之一，在生活中应用广泛。导电加热薄膜是一种将电能转化为热能的片状薄膜类装置，它在军事、工业、农业、交通、家用等领域具有重要的应用。根据光学性能来分，导电加热薄膜可以分为非透明导电加热薄膜和透明导电加热薄膜两大类。其中非透明导电加热薄膜作为传统电加热方式在实际生活或工业中已经有了很广泛的应用。透明导电加热薄膜可以满足不同行业的需求，具有更大的应用前景。随着科学技术的进步，电子产品逐渐朝着智能化、功能化和柔性化的方向发展，用于这些器件的透明导电加热薄膜也必须具备机械柔性等特点。透明柔性加热薄膜是一种在可见光范围内具有较高的光学透过率，同时具有良好耐弯曲性能的特殊薄膜。与其他导电加热薄膜一样，透明柔性加热薄膜主要由导电加热材料和衬底材料两部分组成；但所采用的材料都必须具有优良的光学透过率和机械柔韧性等特点。近年来，碳纳米管和氧化石墨烯制备的薄膜由于具有高导电、高导热、高透光性、良好的柔韧性以及可大面积制备等优点受到了人们的关注，在触摸屏、传感器、太阳能电池等领域具有广泛的应用。近几年，也有不少研究将碳纳米管和氧化石墨烯制备的薄膜作为导电加热材料用于透明柔性加热薄膜领域，展现出了优异的性能。公开专利技术“石墨烯透明导线薄膜及其制备方法”(申请号：CN201410822977.1)提供了采用将氧化石墨烯利用硅烷偶联剂进行表面改性，而后与苯二甲酸、乙二醇、催化剂和稳定剂混合，而后减压缩聚，得到改性聚酯PET切片，铸片后制得石墨烯改性的PET薄膜。所得产品透光率虽有所改善，然而面电阻最低为329Ω/sq。由于具有较高的表面电阻的材料经摩擦后易产生静电，且不易消除，同时耗能高，严重影响材料的外观和使用性能，同时也存在着一定的安全隐患，因此这种材料无法应用于要求面电阻更小的行业。

技术实现思路

为解决现有技术的以上问题，本专利技术目的为提供一种可弯折、面电阻低、发热效率高的加热材料，具体的技术方案如下所述：作为本专利技术的第一个方面，在于提供一种胶带结构的可弯折的加热装置，所述加热装置由上而下依次包括封装层、导电层、加热层、第一粘结层、基底和第二粘结层，所述第一粘结层和第二粘结层均为丙烯酸胶制得。优选的，所述第一粘结层和第二粘结层厚度为10
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200μm；更优选的，所述第一粘结层厚度为30μm；所述第二粘结层厚度为50μm。
所述基底为聚二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或玻纤毡材质，厚度为10
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500μm，优选厚度为50μm；所述封装层为PET材质，厚度为10
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500μm，优选厚度为50μm；所述封装层具有防水防灰尘、保护加热层不被外部环境干扰的作用。所述导电层为金属箔片，优选为铜箔，更优选为导电银浆制备的导电涂层，导电层粘贴或涂覆在加热层的两端，实现在加热层两端加载电压的目的。所述加热层厚度为20
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1500μm，成分包括碳纳米管、氧化石墨烯、水性聚氨酯、十二烷基苯磺酸钠、增稠剂、流平剂，一般厚度为100μm，通电后能迅速升温，从而实现加热功能。优选的，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，加热层原料中单壁碳纳米管为纯度>75wt.％，外径1～2nm，长度为5～30μm；氧化石墨烯为纯度>75wt.％，厚度4～7nm，直径约80μm；水性聚氨酯，固含量为10～45wt.％；增稠剂固含量为20～55wt.％；流平剂固含量为15～60wt.％。优选的，所述加热层为导电混合溶液涂覆于预先涂覆了第一粘结层的基底表面，风干后形成；所述导电混合溶液由以下方法制得：步骤一、以碳纳米管和氧化石墨烯为原料，加入分散剂和溶剂蒸馏水，将以上成分混合后，使用超声波分散机进行超声10
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90min，再用离心机以5000
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12000rpm的速率离心10
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50min，提取上清液，得到氧化石墨烯与碳纳米管的混合分散液；步骤二、将混合分散液搅拌，然后依次加入水性聚氨酯、增稠剂和流平剂，直至形成粘稠均匀的导电混合溶液；最后将导电混合溶液涂覆在涂覆了丙烯酸胶的基底表面，风干后即为加热层。加热层中氧化石墨烯能够填充碳纳米管网络的空隙，降低了碳纳米管之间的连接电阻，并形成了稳定的导电网络。优选的，步骤一中采用超声波分散机制备碳纳米管和氧化石墨烯分散液，条件为：功率50
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400W，时间5
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100min。分散剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种的组合。优选的，步骤一中配制的氧化石墨烯与碳纳米管的混合分散液中碳纳米管溶液浓度为0.005
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5.0mg/ml，氧化石墨烯溶液浓度为0.005
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5.0mg/ml。优选的，步骤二中将氧化石墨烯和碳纳米管混合溶液在转速为100
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800rpm的速度下边搅拌边加入水性聚氨酯、增稠剂和流平剂，直至形成均匀粘稠的溶液。优选的，所述导电混合溶液中碳纳米管和氧化石墨烯质量比为1:(0.05～15)，氧化石墨烯与水性聚氨酯的质量比为1:(5～30)；氧化石墨烯与增稠剂的质量比为1:(0.1～10)；氧化石墨烯与流平剂的质量比为1:(0.1～10)。加热层的结构为单层结构，氧化石墨烯、碳纳米管、水性聚氨酯、增稠剂、流平剂均匀混合，在基底上形成均匀并有很高附着力的导电加热涂层。更优选的，所述碳纳米管和氧化石墨烯质量比为1:0.25，氧化石墨烯与水性聚氨酯的质量比为1:15；氧化石墨烯与增稠剂的质量比为1:5；氧化石墨烯与流平剂的质量比为1:5。作为本专利技术的第二个方面，在于提供所述加热装置的制备方法，包括如下步骤：步骤一、首先将聚二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或玻纤毡等基底裁成一定尺寸的卷材备用；
步骤二、将乙醇溶液倒入涂布机的涂布液槽中，然后使基底依次经过涂布液槽和烘干系统以除去基底表面的灰尘和污渍；使用涂布机将丙烯酸胶均匀涂覆在卷材上，制备成具有单面粘性的卷材；步骤三、将氧化石墨烯和碳纳米管按照一定的质量比制备成导电混合溶液，然后使用涂布机将导电混合溶液涂覆在基底具有粘性的一面，制备柔性透明导电薄膜，在涂覆导电混合溶液的过程中可以通过调节导电混合溶液的浓度，机器的涂布速率来调节柔性透明导电薄膜的涂层厚度，从而改变和调节柔性透明导电薄膜的透光率和面电阻；步骤四、在成卷之前将具有双面粘性的导电金属箔片贴在步骤三所得的导电薄膜的两端或者将一定宽度的导电银浆涂布在薄膜两端并烘干；步骤五、为了保护柔性透明导电薄膜的导电涂层，使用塑封系统，将涂覆导电混合溶液的一面的导电薄膜用相同宽度的卷材封装起来；将柔性透明导电薄膜没有涂层的一面使用涂布机涂覆一层丙烯酸胶并覆一层离型保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种胶带结构的可弯折的加热装置，其特征在于，所述加热装置由上而下依次包括封装层、导电层、加热层、第一粘结层、基底和第二粘结层；所述第一粘结层和第二粘结层均为丙烯酸胶制得；所述第一粘结层和第二粘结层厚度为10
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200μm；所述基底为聚二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或玻纤毡材质，厚度为10
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500μm；所述封装层为PET材质，厚度为10
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500μm；所述导电层为银浆涂层或者金属箔片，优选为铜箔，导电层粘贴在加热层的两端；所述加热层厚度为20
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1500μm，成分包括碳纳米管、氧化石墨烯、水性聚氨酯、十二烷基苯磺酸钠、增稠剂、流平剂。2.根据权利要求1所述的一种胶带结构的可弯折的加热装置，其特征在于，所述加热层为导电混合溶液涂覆于预先涂覆了第一粘结层的基底表面，风干后形成；所述导电混合溶液由以下方法制得：步骤一、以碳纳米管和氧化石墨烯为原料，加入分散剂和溶剂蒸馏水，将以上成分混合后，使用超声波分散机进行超声10
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90min，再用离心机以5000
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12000rpm的转速离心10
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50min，提取上清液，得到氧化石墨烯与碳纳米管的混合分散液；步骤二、将混合分散液搅拌，然后依次加入水性聚氨酯、增稠剂和流平剂，直至形成粘稠均匀的导电混合溶液。3.根据权利要求2所述的一种胶带结构的可弯折的加热装置，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，加热层原料中单壁碳纳米管为纯度>75wt.％，外径1～2nm，长度为5～30μm；氧化石墨烯为纯度>75wt.％，厚度4～7nm，直径约80μm；水性聚氨酯，固含量为10～45wt.％；增稠剂固含量为20～55wt.％；流平剂固含量为15～60wt.％。4.根据权利要求2所述的一种胶带结构的可弯折的加热装置，其特征在于，步骤(1)中采用超声波分散机制备碳纳米管和氧化石墨烯分散液，条件为：功率50
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400W，时间5
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100min；分散剂选自十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或两种的组合。5.根据权利要求2所述的一种胶带结构的可弯折的加热装置，其特征在于，步骤(1)中配制的氧化石墨烯与碳纳米管的混合分散液中碳纳米管溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿宏章，赵惠，邓洪，耿文浩，
申请(专利权)人：泰安市中研复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：