适用于潮湿环境的电热膜、封装地暖结构及低压电地暖系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于潮湿环境的电热膜、具有该电热膜的封装地暖结构及低压电地暖系统。电热膜包括基材层、碳膜、设于基材层与碳膜之间的电极，基材层与碳膜之间还设有用于粘合基材层、碳膜及电极的黏附材料。碳膜采用水性导电浆料制备而成，水性导电浆料包含树脂组分、导电组分及疏水助剂，树脂组分包括玻璃化温度≤15℃的第一聚氨酯树脂和玻璃化温度≥25℃的第二聚氨酯树脂。低压电地暖系统包括该封装地暖结构及用于提供2~58V的电压的低压电供给装置。本发明专利技术提供的电热膜具有优异的耐高温高湿性能，在潮湿环境下性能稳定，基于该电热膜的电地暖系统兼具有系统安全性与材料耐久性，能够真正适于潮湿环境下使用。能够真正适于潮湿环境下使用。能够真正适于潮湿环境下使用。

【技术实现步骤摘要】
适用于潮湿环境的电热膜、封装地暖结构及低压电地暖系统


[0001]本专利技术属于电地暖
，具体涉及一种适用于潮湿环境的电热膜、封装地暖结构及低压电地暖系统。

技术介绍

[0002]电地暖系统是一种区别于传统水地暖系统的新型地面辐射供暖方式，电地暖系统以导电发热材料为发热体，将外表允许工作温度上限约为65℃的导电发热材料铺设在地板、瓷砖、大理石等饰面材料下，并以温控器控制发热材料的发热温度，从而实现地面辐射供暖。相比于传统供暖方式，电地暖系统具有舒适环保、高效节能、不需要维护、各房间可独立使用、安装隐蔽等优点。
[0003]随着生活品质的提升，人们对采暖方式舒适、便捷的需求也越来越高，不仅是起居室、卧室、书房等低湿度区域需要铺设电地暖，而且类似于卫生间等相对湿度较大的区域也需要有地暖系统。电地暖相对水暖管地暖，因铺设灵活，解决了卫生间不能铺设水暖管道的问题，可在卫生间直接使用。但现有的电地暖系统并不能够真正满足高湿度环境下的使用需求。一方面，电热膜作为电地暖系统中的核心发热结构，基本都采用220V的市政电压直接供电，对于高湿度环境来说，220V电压存在较高的安全风险，一旦电地暖系统的防漏电保护措施不到位，又加上较大的环境和地面湿度，极可能产生漏电安全问题。另一方面，现有的电热膜长期在潮湿环境下性能不稳定，容易遇水或湿气而功率衰减，使用寿命短。
[0004]目前，一些研发者采用变压器将市政电压转换为36V以下的人体安全电压，例如公开号为CN104033953A的专利申请，其虽然提高了电地暖系统的安全性能，但是并没有对电热膜本身的结构、性能等进行针对性改进，电热膜在潮湿环境下仍然达不到理想的运行效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的缺点和不足，提供一种真正适用于潮湿环境的电热膜。
[0006]本专利技术还进一步提供一种适用于潮湿环境的封装地暖结构及低压电地暖系统，兼具有系统安全性与材料安全性，能够在潮湿环境下安全、稳定、高效使用。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种适用于潮湿环境的电热膜，所述电热膜包括基材层、碳膜、设于所述基材层与碳膜之间的电极，所述基材层与碳膜之间还设有用于粘合所述基材层、所述碳膜及所述电极的黏附材料，所述碳膜采用水性导电浆料制备而成，所述水性导电浆料包含树脂组分、导电组分及疏水助剂，所述树脂组分包括玻璃化温度≤15℃的第一聚氨酯树脂和玻璃化温度≥25℃的第二聚氨酯树脂。
[0009]优选地，所述基材层包括第一基材层和第二基材层，所述碳膜位于所述第一基材层与第二基材层之间，所述电极包括与所述碳膜结合并且部分位于所述碳膜与所述第一基
材层之间的第一电极部、覆设于部分所述第一电极部上且位于所述第一电极部与所述第二基材层之间的第二电极部，所述第一基材层与第二基材层之间、所述碳膜与所述第二基材层之间、所述第二基材层与所述电极之间均通过黏附材料相接合，所述第一电极部与所述第二电极部采用的电极材料不同，所述的第一基材层包括基材和位于所述基材一面的树脂涂层，所述碳膜通过在所述树脂涂层上涂布所述水性导电浆料并固化形成，所述第一电极部通过在所述树脂涂层上涂布第一电极材料并固化形成。采取该结构设置，电热膜各层之间的黏附性提高，防止在潮湿环境下工作时不同层间出现剥离，使得电热膜在高温高湿的环境下能够维持稳定的工作性能。
[0010]在一些具体实施方式中，所述第一电极材料为银材料，具体可以为微米级或纳米级的银材料，其中纳米银更容易被氧化，因此优选微米银；所述第二电极部的电极材料为镀镍铜箔。
[0011]进一步地，电极整体的宽度一般为10～25mm，第一电极部的宽度为5～20mm，第二电极部的宽度为5～20mm。
[0012]更进一步地，在所述基材层的相对两侧分别设置有所述电极。各所述电极沿着所述基材层的长度方向延伸，其中，第一电极部的沿长度方向的半宽部分与碳膜电连接，第二电极部与第一电极部的延伸方向一致，且第二电极部位于所述第一电极部的另外半宽部分与第二基材层之间，同时第二电极部紧贴在所述第一电极部的另外半宽部分上形成电连接。
[0013]在一些优选实施方式中，所述第一基材层、第二基材层均采用PET膜做为基膜。
[0014]在一些优选实施方式中，所述黏附材料为选自聚氨酯胶、环氧树脂胶、亚克力胶、硅胶中的一种或多种的组合，优选聚氨酯胶。
[0015]在一些优选实施方式中，所述树脂涂层为选自聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或两种，优选聚氨酯树脂。
[0016]在一些优选实施方式中，所述疏水助剂为选自有机硅化合物、含氟低分子树脂、石蜡乳液、聚四氟乙烯改性蜡的水性分散体中的一种或多种的组合。疏水助剂能够提高水性导电浆料的疏水性能，有效防止环境中的水进入碳膜中。
[0017]在一些优选实施方式中，按质量百分含量计，所述疏水助剂占所述水性导电浆料的0.1％～1％。
[0018]优选地，所述第一聚氨酯树脂与所述第二聚氨酯树脂的质量比小于1，进一步优选为1:1～4。
[0019]优选地，所述第一聚氨酯树脂、第二聚氨酯树脂的数均分子量分别为≥25万。
[0020]作为本专利技术优选实施方案，所述第二聚氨酯树脂是由选自异甲苯二异氰酸酯(TDI)、二甲苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)的一种或多种的组合作为异氰酸酯原料制备得到的聚氨酯树脂。专利技术人在大量实验研究中发现，采用这类第二聚氨酯树脂与第一聚氨酯树脂进行配合使用时，在相同导电组分及用量的情况下，出乎意料地可以将所制备的碳膜的方块电阻降低20％～50％，同时保持一定的拉伸强度和断裂伸长率等机械性能，这样复配使用不会导致碳膜太脆。这可能是由这类聚氨酯树脂中含有苯环等刚性结构和π共轭结构所带来的效应。一方面，这些聚氨酯树脂在整个体系中可以为碳膜提供一定的机械强度；另一方面，这些聚氨酯树脂固化
时表现出较高的收缩率，使导电粒子间距变小，碳膜的方块电阻降低。
[0021]优选地，所述树脂组分与所述导电组分的质量比为1:1～4。
[0022]优选地，所述导电组分为碳纳米管、石墨烯、石墨粉、导电炭黑中的一种或几种的组合。纳米碳材料的电阻率低、导电效果优异，能够适用于低电压系统，发热均匀、发热效率高。
[0023]在一些优选实施方式中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管、羧基化碳纳米管、羟基化碳纳米管中的一种或多种的组合。
[0024]在一些优选实施方式中，所述碳纳米管的管径为2～150nm，长度为1～50μm。
[0025]在一些优选实施方式中，所述石墨烯的片径为1～10μm，厚度为1～10nm。
[0026]在一些优选实施方式中，所述石墨粉的片径为1～10μm。
[0027]在一些优选实施方式中，所述导电炭黑的直径为20～60nm。
[0028]在一些优选实施方式中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于潮湿环境的电热膜，所述电热膜包括基材层、碳膜、设于所述基材层与碳膜之间的电极，其特征在于：所述基材层与碳膜之间还设有用于粘合所述基材层、所述碳膜及所述电极的黏附材料，所述碳膜采用水性导电浆料制备而成，所述水性导电浆料包含树脂组分、导电组分及疏水助剂，所述树脂组分包括玻璃化温度≤15℃的第一聚氨酯树脂和玻璃化温度≥25℃的第二聚氨酯树脂。2.根据权利要求1所述的适用于潮湿环境的电热膜，其特征在于：所述基材层包括第一基材层和第二基材层，所述碳膜位于所述第一基材层与第二基材层之间，所述电极包括与所述碳膜结合并且部分位于所述碳膜与所述第一基材层之间的第一电极部、覆设于部分所述第一电极部上且位于所述第一电极部与所述第二基材层之间的第二电极部，所述第一基材层与所述第二基材层之间、所述碳膜与所述第二基材层之间、所述电极与所述第二基材层之间均通过黏附材料相接合，所述第一电极部与所述第二电极部采用的电极材料不同，所述的第一基材层包括基材和位于所述基材一面的树脂涂层，所述碳膜通过在所述树脂涂层上涂布所述水性导电浆料并固化形成，所述第一电极部通过在所述树脂涂层上涂布第一电极材料并固化形成。3.根据权利要求2所述的适用于潮湿环境的电热膜，其特征在于：所述黏附材料为选自聚氨酯胶、环氧树脂胶、亚克力胶、硅胶中的一种或多种的组合；和/或，所述树脂涂层为选自聚氨酯树脂、环氧树脂中的一种或两种；和/或，所述第一电极材料为银材料，所述第二电极部的电极材料为镀镍铜箔；和/或，所述疏水助剂为选自有机硅化合物、石蜡乳液、含氟低分子树脂、聚四氟乙烯改性蜡的水性分散体中的一种或多种的组合；和/或，按质量百分含量计，所述疏水助剂占所述水性导电浆料的0.1%~1%。4.根据权利要求1所述的适用于潮湿环境的电热膜，其特征在于：所述第一聚氨酯树脂与所述第二聚氨酯树脂的质量比小于1，优选为1:1~4；和/或，所述第一聚氨酯树脂、第二聚氨酯树脂的数均分子量分别为≥25万，其中，所述第二聚氨酯树脂是由选自异甲苯二异氰酸酯、二甲苯甲烷二异氰酸酯、苯二亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新江，袁芳，沈珍辉，张伟强，李峰，周红波，
申请(专利权)人：苏州汉纳材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：