柔性低压电热膜制造技术

本实用新型专利技术涉及一种柔性低压电热膜，其中，所述柔性低压电热膜包括：第一基材层、连续碳纤维薄膜层、导电载流体、第二基材层，所述连续碳纤维薄膜层呈单取向，所述导电载流体的设置位置与所述连续碳纤维薄膜层的取向方向相垂直。该柔性低压电热膜通过设置具有呈单取向的连续碳纤维薄膜层，让其作为发热体，可以使得该发热体的厚度较薄且均一，且该碳纤维具有良好的导电性、高力学性能，可适用于各种极端环境，即便经过反复多次搓揉、水洗后仍能保持结构性能的稳定性，将导电载流体设置于与所述连续碳纤维薄膜层的取向方向相垂直，可便于形成较好的导电回路。本实用新型专利技术的电热膜使用安全，加工成本低，适用于大规模生产应用。适用于大规模生产应用。适用于大规模生产应用。

【技术实现步骤摘要】
柔性低压电热膜


[0001]本技术属于柔性功能膜材料领域，具体涉及一种柔性低压电热膜。

技术介绍

[0002]近年来，为提高生活质量、适应寒冷的冬季，同时注重环保要求，研究者们开发出的电采暖技术得到蓬勃发展。电采暖技术根据材质的不同，大致可分为电阻丝加热、印刷浆料加热膜制热以及蚀刻金属薄膜电热体，这些技术分别具有相应的优缺点。如电阻丝加热主要采用将金属丝或碳纤维，通过缝纫工艺加工到布材上，一般适用于穿戴领域，但由于是线状发热体，因而会出现局部温度过高、线路敏感等局限性。而印刷浆料加热膜制热技术，例如碳浆印刷电热膜，目前广泛应用于地暖以及加热桌垫等领域，具备红外发射率高、升温速率快等优点，但局限于导电颗粒与树脂基材之间的结合，因而力学性能较差，不耐搓揉、水洗。而蚀刻金属薄膜电热体广泛应用于各种工艺加热及航空航天等领域，具备加热温度范围广、力学性能强、耐腐蚀等优点，但通常以平板膜或石英等作为基材，因而质地较硬，不适用于某些柔性领域。
[0003]而针对碳纤维的面状加热膜，目前市面上一般分为两种，一种通过纺织工艺将碳纤维线束与常规纤维混合编织成布料，工艺成本较高，整体仍旧以线状发热为主。另一种主要采用单纯的碳纤维线束经过经纬编织的方法来制备电热膜，整体膜厚较大，且质感较差。如何制备质地轻柔、发热均匀完整、力学性能佳、抗水洗搓揉性能强的电热膜仍是亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种柔性低压电热膜，以解决现有技术制备的电热薄膜柔性差、厚度大、安全性差、加工成本高以及不耐水洗搓揉等技术问题。
[0005]根据本技术的第一方面，提供一种柔性低压电热膜，包括：第一基材层、连续碳纤维薄膜层、导电载流体、第二基材层，所述连续碳纤维薄膜层呈单取向，所述导电载流体的设置位置与所述连续碳纤维薄膜层的取向方向相垂直。
[0006]根据本技术实施例的柔性低压电热膜，至少具有如下有益效果：通过设置具有呈单取向的连续碳纤维薄膜层，让其作为发热体，可以使得该发热体的厚度较薄且均一，且该碳纤维具有良好的导电性、高力学性能，可适用于各种极端环境，即便经过反复多次搓揉、水洗后仍能保持结构性能的稳定性，使用该呈单取向的连续碳纤维薄膜层发热膜，可与包括第一基材层、导电载流体以及第二基材层的该电热膜具有广泛的适用范围，其中的碳纤维具有疏松结构，适用于各种高透气场景，且其电阻较小，适用于低电压(<36V)条件，并具备发热面均匀、发热效率高以及红外辐射性强等特点。由于碳纤维具备一定的取向性，若平行于取向方向铺排导电载流体，由于碳纤维与碳纤维之间连接不太紧密，导致不能形成导电桥连，由此导电性能较差，而将导电载流体设置于与所述连续碳纤维薄膜层的取向方
向相垂直，可便于形成较好的导电回路。上述柔性低压电热膜的厚度可达到0.2mm以下，相比采用碳纤维编织料制成的电热膜厚度(一般为0.5mm以上)降低较为明显。本技术的电热膜使用安全，加工成本低，适用于大规模生产应用，可应用于智能穿戴、家居理疗、户外保暖等领域。
[0007]根据本技术的一些实施例，所述连续碳纤维薄膜层包括单取向碳纤维预浸料或经过扩展的单取向碳纤维薄膜中的至少一种。
[0008]可以理解的是，单取向碳纤维预浸料一般采用单丝碳纤维，将其经过铺排成膜后经过与环氧树脂或酚醛树脂进行复合，然后进行交联固化获得，制得的单取向碳纤维预浸料具备一定力学性能，且厚度较小。而经过扩展的单取向碳纤维膜，则一般采用聚丙烯腈、沥青、粘胶纤维为原料，经过熔融或溶液纺丝后形成纤维，随后经过预氧化、碳化以及石墨化工艺制得含碳量大于90％的导电碳纤维束，然后将6K、12K、24K的导电碳纤维束进行加热软化，随后经过一系列具备一定切力的辊筒或气流吹扫进行分散，从而使纤维束经历分散、加宽、变薄，经过反复的扩展、固定，从而制得厚度较薄且均一的单取向碳纤维薄膜。需要说明的是，上述两种物质的制备方法均属于较为常规的技术。
[0009]需要说明的是，由于碳纤维在加工制备过程中一般会经过高温处理，因而相比于常规碳系发热体具备更好的高温稳定性，所能达到的发热温度更高，适用加热温度的范围更广。
[0010]可以理解的是，常规碳纤维以成千上万根丝束形式存在，通过将丝束进行扩展形成均匀厚度的单取向纤维膜，一方面降低了纤维层厚度，真正实现了轻薄、柔性的特点，另一方面经过扩展纤维束，实现了由线状集中加热向面均匀加热的转变。随着扩展膜厚的大小、纤维的分布密度、纤维长度的变化，面电阻也会相应的调整。
[0011]根据本技术的一些实施例，所述单取向碳纤维预浸料的厚度为20～100μm、单位面积质量为15g/m2‑
100g/m2。
[0012]根据本技术的一些实施例，所述扩展的单取向碳纤维薄膜厚度为20
‑
80μm。
[0013]可以理解的是，将单取向碳纤维预浸料的厚度和单位面积质量以及扩展的单取向碳纤维薄膜的厚度控制在上述范围内，能够确保连续碳纤维薄膜层保持较好的柔性同时兼顾较好的电阻性能，使其在36V低压条件下保持较好的电热性能。若厚度进一步加大，则刚度会增大，同时电阻会进一步减小，不利于电路设计。
[0014]根据本技术的一些实施例，所述连续碳纤维薄膜层中包含碳纤维，所述碳纤维的单丝直径为5～8μm。
[0015]根据本技术的一些实施例，所述连续碳纤维薄膜层包括第一表面，所述第一基材层位于所述第一表面，且所述第一基材层与所述连续碳纤维薄膜层之间包括第一粘接层。
[0016]根据本技术的一些实施例，所述连续碳纤维薄膜层还包括第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对设置，所述第二基材层位于所述第二表面，且所述第二基材层与所述连续碳纤维薄膜层之间包括第二粘接层。
[0017]可以理解的是，第一粘接层和/或第二粘接层可包括熔融胶、热熔胶膜、热熔胶网膜、耐高温压敏胶等中的一种或多种，粘接贴合工艺可包括辊压贴合、平板压贴合或电熨斗手动热压贴合等中的一种或多种。所述热压技术可通过在90℃～150℃进行连续辊压贴合
或间歇式平板压贴合。
[0018]根据本技术的一些实施例，所述导电载流体设置于所述连续碳纤维薄膜层的两端。
[0019]可以理解的是，由于碳纤维具备一定的取向性，如在平行于碳纤维取向方向铺排导电载流体，由于碳纤维与碳纤维之间仅有少量的粘结层连接，难以形成导电桥连，因为导电性较差。在一些实施例中，在每根碳纤维两端都连接有导电载流体，可形成较好的导电回路。
[0020]根据本技术的一些实施例，所述导电载流体与所述连续碳纤维薄膜层之间具有缝隙，所述缝隙内填充有导电浆料。
[0021]可以理解的是，所述导电浆料包括导电银浆、导电铜浆或其他高电导率的混合浆料，所述填充方式可采用印刷、刮涂或其他常规的替代方式，在所述导电载流体与所述连续碳纤维薄膜层之间的缝隙填充上述导电浆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性低压电热膜，其特征在于，所述柔性低压电热膜包括：第一基材层、连续碳纤维薄膜层、导电载流体、第二基材层，所述连续碳纤维薄膜层呈单取向，所述导电载流体的设置位置与所述连续碳纤维薄膜层的取向方向相垂直。2.根据权利要求1所述的柔性低压电热膜，其特征在于，所述连续碳纤维薄膜层包括单取向碳纤维预浸料或经过扩展的单取向碳纤维薄膜中的至少一种。3.根据权利要求2所述的柔性低压电热膜，其特征在于，所述单取向碳纤维预浸料的厚度为20～100μm、单位面积质量为15g/m2‑
100g/m2。4.根据权利要求2所述的柔性低压电热膜，其特征在于，所述扩展的单取向碳纤维薄膜厚度为20
‑
80μm。5.根据权利要求1至4任一项所述的柔性低压电热膜，其特征在于，所述连续碳纤维薄膜层中包含碳纤维，所述碳纤维的单丝直径为5～8μm。6.根据权利要求1所述的柔性低压电热膜，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘耀春，李爽，樊小军，
申请(专利权)人：佛山华南新材料研究院，
类型：新型
国别省市：