一种智能柔性电加热系统及其制备方法技术方案

本发明专利技术公开了一种智能柔性电加热系统及其制备方法，结构至少包括：碳材料复合薄膜，柔性导电电极，导热膜和表面柔性基材。本申请通过碳材料复合薄膜与其他功能薄膜的复合制备方法制备的柔性电加热系统，具有优异的电加热性能，且同时避免了现有一些现有技术电加热片所具有的质地硬、异物感明显、透气性能差等缺陷，并具有优异的发热效率，耐弯折和耐水洗等性能，其构建的均热层结构，能够在同样的功耗下，减少集热效应，获得更大的放热面积，打孔结构来任意调节电阻、发热区域、发热温度等设计，具有极大的成本优势和经济效益。具有极大的成本优势和经济效益。具有极大的成本优势和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种智能柔性电加热系统及其制备方法


[0001]本专利技术涉及IPC分类的H05B3/02领域，尤其涉及一种智能柔性电加热系统及其制备方法。

技术介绍

[0002]热源在人们的生产、生活、科研中起着重要的作用。面热源是热源的一种。面热源为二维结构，将待加热物体置于该二维结构的上方对物体进行加热，因此，面热源可对待加热物体的各个部位同时加热，加热面较大、加热均匀且效率较高。面热源已成功用于工业领域、科研领域或生活领域等，如电加热器、电热毯、红外治疗仪及电暖器等。
[0003]近些年来，纺织品领域的面热源系统应用越来越广泛。但是，一些现有技术所制备出的面加热系统还具有较多的技术性问题，例如，线装发热体面热源，使用纤维织物作为柔性承载基体，碳纤维或金属纤维发热体通过缝纫或胶接的方式固定在承载基体上，两层柔性基体夹一层发热体的三明治结构，但其厚度较大质地硬，发热面积相对于产品面积的占比极小，不耐弯折；碳纳米管二维材料面加热系统，使用纤维织物作为柔性承载基体，发热体通过热熔胶复合的方式固定在承载基体上，两层柔性基体夹一层发热体的三明治结构，形成电加热系统，但是其依靠碳纳米管二维材料的范德华力层层结合，电加热片水洗、揉搓性能差，且制备工艺要求较高，需要高温和高危气体环境，成本较高，难以做大发热面积；石墨烯浆料面加热系统，使用PET或PI片材作为承载基体，石墨烯导电浆料印刷至承载基体上，两层基体夹一层发热体的三明治结构，但因PET或PI片材质地较硬，只可弯曲不能折叠、揉搓、洗涤等，柔韧性和舒适性较差。
[0004]而一些现有技术中的电加热系统，因为受到其内部的电加热元件的性能影响，不能够做到大面积的均匀发热，且发热面积较小，容易出现冷热交替现象。这些问题对于柔性电加热系统的应用环境、领域以及相应的产品质量等产生较大的负面影响。
[0005]例如，现有技术(CN201610013179.3)提供了一种双面高导热能力的厚膜发热元件，申请中通过覆盖层，厚膜涂层和载体的材料的选择，并且通过满足一定的三层结构的传热速率提高电加热系统的传热效率和解决漏电的安全性问题，并且具有两面导热能力，但是其并未能够将电加热发热元件的发热面积进行有效的扩大，从而具有更高效的发热效率，在具有较低的发热元件面积的情况下具有极大的发热面积，有效提供了电加热系统在面料中的适用性。
[0006]因此，亟需一种具有优良的柔性、耐水洗、发热面积占比高的柔性电加热系统。本专利技术申请中通过碳材料复合薄膜与柔性导电电极和导热膜形成的均热层结构，能够有效的将碳材料复合薄膜产生的热量传递到面积更大的导热膜上，使得电加热系统在具有良好的耐折叠和耐弯曲性能的同时具有优异的发热面积，解决了行业痛点；与此同时，本申请还可以对纳米碳复合薄膜进行打孔操作，解决透气性的同时，通过打孔的形状、密度和位置对电加热片的电阻、发热温度和发热区域进行调节，从而提高了电加热片的灵活运用性。

技术实现思路

[0007]为了解决上述问题，本专利技术第一方面提供了一种智能柔性电加热系统，结构至少包括：碳材料复合薄膜，柔性导电电极，导热膜和表面柔性基材。
[0008]在一些优选的实施方式中，所述碳材料复合薄膜原料至少包含多维碳材料和基体树脂。
[0009]在一些优选的实施方式中，所述碳材料复合薄膜表面印刷有导电银浆层；所述导电银浆层的方阻为6～8毫欧；所述导电银浆层的厚度为4～5μm。
[0010]在一些优选的实施方式中，所述碳材料复合薄膜具有有序排列的透气穿孔结构。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述碳材料复合薄膜的透气穿孔结构的大孔方式为激光打孔、模切、冲孔中的至少一种。
[0012]在一些优选的实施方式中，所述透气穿孔的形状为圆形、方形、三角形、梯形中的至少一种。
[0013]在一些优选的实施方式中，所述透气穿孔的形状为圆形。
[0014]在一些优选的实施方式中，所述圆形的直径为0.1～1cm。
[0015]在一些优选的实施方式中，所述圆形的直径为0.2～0.4cm。
[0016]在一些优选的实施方式中，所述透气穿孔的间距为0.1～1cm。
[0017]在一些优选的实施方式中，所述透气穿孔的间距为0.3～0.5cm。
[0018]在一些优选的实施方式中，所述纳米碳复合薄膜的方阻为4～10欧姆。
[0019]在一些优选的实施方式中，所述纳米碳复合薄膜的厚度为40～80μm。
[0020]在一些优选的实施方式中，所述多维碳材料，基体树脂的质量比为6～9：1～4。
[0021]在一些优选的实施方式中，所述多维碳材料，热塑性树脂的质量比为8：2。
[0022]在一些优选的实施方式中，所述多维碳材料为纳米碳粉、纳米金刚石、多壁碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、还原氧化石墨烯中的至少两种。
[0023]在一些优选的实施方式中，所述多维碳材料为纳米碳粉，多壁碳纳米管和石墨烯。
[0024]在一些优选的实施方式中，所述纳米碳粉，多壁碳纳米管和石墨烯的质量比为3～4：2～3：1～2。
[0025]在一些优选的实施方式中，所述纳米碳粉，多壁碳纳米管和石墨烯的质量比为3.5：2.5：1.5。
[0026]在一些优选的实施方式中，所述基体树脂为聚氨酯树脂、酚醛树脂、不饱和脂肪酸树脂，环氧树脂、聚酯树脂中的至少一种。
[0027]在一些优选的实施方式中，所述基体树脂为聚氨酯树脂。
[0028]在一些优选的实施方式中，所述基体树脂的粘度为15000～25000cps，25℃。
[0029]在一些优选的实施方式中，所述聚氨酯树脂的粘度为18000cps，25℃。
[0030]在一些优选的实施方式中，所述纳米碳粉的细度为30～80nm。
[0031]在一些优选的实施方式中，所述纳米碳粉的细度为50nm。
[0032]在一些优选的实施方式中，所述石墨烯的厚度为2～3nm，片径为6～7μm。
[0033]在一些优选的实施方式中，所述石墨烯的厚度为3nm，片径为7μm。
[0034]在一些优选的实施方式中，所述多壁碳纳米管的直径为12～16nm，长度为70～80μm。
[0035]在一些优选的实施方式中，所述多壁碳纳米管的直径为14nm，长度为75μm。
[0036]在一些优选的实施方式中，所述柔性导电电极为2条，位于碳材料复合薄膜表面；所述柔性导电电极表面还设置有PET或PI材料的防水保护层。
[0037]在一些优选的实施方式中，所述柔性导电电极表面还设置有PET防水保护层。
[0038]在一些优选的实施方式中，所述柔性导电电极为导电金属箔、导电布中的至少一种。
[0039]在一些优选的实施方式中，所述导热膜为导热硅脂膜、石墨烯导热膜、导热凝胶膜、导热织物膜中的至少一种。
[0040]在一些优选的实施方式中，所述导热膜的导热系数为1000～1800w/mk。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能柔性电加热系统，其特征在于：结构至少包括：碳材料复合薄膜，柔性导电电极，导热膜和表面柔性基材。2.根据权利要求1所述的智能柔性电加热系统，其特征在于：所述碳材料复合薄膜原料至少包含多维碳材料和基体树脂。3.根据权利要求2所述的智能柔性电加热系统，其特征在于：所述多维碳材料为纳米碳粉、纳米金刚石、多壁碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、还原氧化石墨烯中的至少两种。4.根据权利要求2所述的智能柔性电加热系统，其特征在于：所述基体树脂为聚氨酯树脂、酚醛树脂、不饱和脂肪酸树脂，环氧树脂、聚酯树脂中的至少一种。5.根据权利要求2所述的智能柔性电加热系统，其特征在于：所述基体树脂的粘度为15000～25000cps，25℃。6.根据权利要求1～5任一项所述的智能柔性电加热系统，其特征在于：所述柔性导电电极为2条，位于碳材料复合薄膜表面；所述柔性导电电极表面还设置有PET或PI材料的防水保护层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：童潇，马冬雷，苏同峰，汤同森，
申请(专利权)人：山东启原纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：