导电材料制造技术

本发明专利技术涉及电加热体，并且其目的是提供一种在加热体整体区域内显示出均匀加热效果的材料，热点和冷点极少，进一步的目的是保留了加热体的柔软性。借助一种包含均匀分散在弹性载体中的细碳粒的导电材料就能实现这些目的，相对于载体含量的碳粒含量为２０～７５ｗｔ．％。载体优选弹性聚合物。本发明专利技术另一方面是电加热体用混合物的制备方法，包含向含防吸附化合物的聚合物基体中搅拌添加细碳粒，相对于聚合物的含量使碳粒含量达到２０ｗｔ．％～７５ｗｔ．％干重，并在保持混合物比预置值低的同时，将混合物在预置的时间内高速搅拌，使碳粒研磨至预置的最后细度。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导电材料并且特别涉及可用于加热装置的导电材料。很早就知道导电的材料能产生热量。这种现象已为数量众多的各种用途创造出数不胜数的加热手段。虽然电加热体总体上来说是成功的，并且远能满足其目标用途，但是已发现很难在相对较宽的区域内达到均匀的加热效果而基本上不存在热和冷的点或区。目前已尝试过制造片或网状的电加热体，以满足各种广泛的用途。但是，导电材料最有效的形式是混入载体或基体之内或涂布于其上的碳粒或炭黑。为了达到均匀的加热效果，采用的是密度或浓度较高的碳粒，但是它所带来的直接后果是材料的柔软性更差并且更脆，妨碍了材料在许多应用领域中的潜在用途。本专利技术的第一个目的是提供一种能以各种不同的物理形式应用从而适合多种电加热体的起始原料或配料。本专利技术的第二个和其它目的是将起始原料或配料转变成可用于多种不同用途的电加热体产品。本专利技术的第一方面是，导电材料包含均匀分散于弹性载体中的细碳粒，相对于80％～25wt.％干重的载体含量而言其碳粒含量为20％～75wt.％干重。可采用相对于80％～60wt.％干重的载体含量而言20％～40wt.％干重的碳粒含量。碳粒可以是所谓的炭黑，一种细粉，而弹性载体则是弹性聚合物，并且按照本专利技术的另一个特点，半导体膜或涂层包含的是填载碳的弹性聚合物，优选相对于57％～27wt.％干重的聚合物含量而言其碳粒含量为43％～73wt.％干重，优选60wt.％～65wt.％干重。进一步优选碳粒含量为57wt.％干重。弹性聚合物可以是溶液形式的脂肪族聚氨酯，并且在添加到聚氨酯溶液中之前碳粒最好是不经研磨就进行混合。如果特定用途中要求的话，可提供阻燃材料。按照本专利技术的另一方面，电加热体用混合物的制造方法包含向含有防吸附化合物的聚合物基体中搅入细碳粒，相对于80～25wt.％干重的聚合物使碳粒含量达到20wt.％～75wt.％干重，并在保持混合物比预置值低的同时，将混合物在预置的时间内高速搅拌，使碳粒研磨至预置的最终细度。该预置值不超过25℃。相对于聚合物含量而言所需的碳粒含量可能是20％～40wt.％干重，但相对于聚合物则优选碳含量43％～73wt.％干重，并且尤其是57wt.％干重。所得到的混合物显示触变型流变特性，而且如果需要的话，可通过添加适宜的溶剂如二甲基甲酰胺来降低混合物的粘度。优选的炭黑粒子其粒径约为30En nm。适宜的吸附剂可选自分子量达到要求的聚丙二醇和聚乙二醇。在该工艺结束之后，向主配料(master bach)中添加适当的聚合物溶液，比如脂肪族聚氨酯，从而聚合物与炭黑之比为1∶0.57，以干重量为计。接着在进行任何涂布工艺之前再次过滤该成品混合物。炭黑缓慢搅拌添加的时间没有严格限制，但高速搅拌则希望限定在30min之内。混合物制备后，取样并经200目过滤器过滤而检验之，优选辅以低压排代泵，并采用Heckman量仪检验之，以确保在混合过程中已不存在碳粒聚集的现象。如果检测到有任何的聚集现象，混合物应再次进行高速搅拌。所制备的起始原料或配料优选处以一个最后的过滤步骤，即将混合物比如借助慢速低压正排代泵流过300目的滤布，此时滤布上不应有残留物剩余，否则就视为碳粒仍残存有一定程度的聚集现象。在起始原料或配料以二甲基甲酰胺为溶剂而以聚乙二醇或丙二醇为聚合物基体的情况下，就组合出一种可用作涂层、基体或载体材料的理想材料。按照本专利技术的另一方面，一种网或片的制造方法是，经由转移涂布法向脱膜纸上施用一定量的上述成品混合物，得到该混合物90～100g/m2干重的均匀涂层或膜，并且使网或片逐步从110℃升温至150℃，实现溶剂的可控释除并给出不含针孔的涂层或膜。由于导电性，和因而所能达到的热效应是涂层或膜厚度的函数，重复上述工艺直至涂层或膜达到所需的厚度。此时千万要注意避免产生成网现象，并且由于优选借助刮刀将成品混合物铺涂在脱膜纸上，同样要特别注意刮刀边缘上不要有灰尘或沙砾，从而避免划痕在涂层或膜上出现并延伸。脱膜纸最好是无光级的并且是涂有有机硅的无纹纸。按照本专利技术的再一方面，一种能用于电加热体的柔软织物的制造方法是，取一片涂有成品混合物的上述脱膜纸，在其上再铺涂一定量的所述混合物，脱膜纸放在柔软的织物载体片或网上，并使该复合体通过一个恒间隙辊而确保所述混合物受控渗透到织物片或网中，接着将片或网逐步从110℃升温至150℃，实现溶剂的可控化释除并给出不含针孔的涂层或膜。也可直接在织物载体上直接施用成品混合物的涂层。片或网可以是任何所需的长度，以及恒间隙辊所许用的任何宽度。借助涂层或膜的性质，填载的炭黑基本完全均匀地分布于聚合物材料中，而同时使织物和其膜或涂层完全保留柔软性，这比现今认为可行的都要优越得多。织物可以是针织的棉料，但也可是其它任何适宜的形式，比如纬织的聚乙烯醇织物。所述混合物的制备及其在载体上的施用方式要确保能得到一张目测光滑的涂层或膜。但涂层可保留其显示由裸露表面上碳粒形成的峰和谷的微观粗糙度的特性。接下来需要特别关心的是为涂层或膜提供一种导电接头。按照本专利技术的再另一方面，一种接在含有碳粒的涂层或膜上的导电接头的制造方法，首先在涂层或膜的某一区域上喷涂一种镍化合物，并在喷涂过的区域处贴上一根涂有银填载的导电粘合剂的锡铜条。安设了导电接头之后，在基本保证导电接头处不会短路或放电，进而不会因为产生热点而造成破坏的前提下，将片或网连接在适当的电源上。根据片或网用途的不同，通过将导电线柱固定在添载银的导电条上，导电接头可一直延伸到另一侧，从而有助于在宽范围内向涂层或膜均匀地输入能量。导电线柱最好覆以一层隔离化合物，优选比线柱宽。本专利技术一个重要的方面是涂层或膜所提供的总体而言均匀的加热效果可在较低能量下实现，比如24V，并通过控制电极或线柱之间的宽度以及涂层或膜的厚度，就可实现温度恒定并维持在任何所需的数值之下，以满足特定用途的要求。对于柔软的片或网而言，可在其表面上喷涂外绝缘层而制成防水/液型电绝缘体。适宜的材料可以是聚氨酯、有机硅或丙烯酸酯弹性体。本专利技术可涉及的用途很广。可封裹在需要保温的物品的外围，也可引入需要在极冷气候下穿着的衣物中，以保持穿着者的体温。但是，该织物在医药行业中应用时则更具优势。可引入到垫子中或用作手术台或特护室病床的毯子，用以升高并维持术后患者的体温。可在救援服务机构所用的睡袋或救护袋中使用该织物，为罹受体温过低的事故受害者提供现时的救助。所有这些情况下只需低电压说明对使用者是完全安全的。电压以及涂层或膜的厚度决定了织物沿整个宽度和长度方向上温度的最高和恒定值。具体的运作方式可能是，经由适当的开关步骤按需要切换电源到开和关，从而向电加热体中输送电力直至达到所需的温度并随后维持该温度。但优选以一系列时间预置的脉冲形式输送电力，在间隔期内将电源切断一段预置的时间，使温度感应器件开始动作。无论以什么形式输送电力，本专利技术使电能的高效利用成为可能。除了通过控制电极间隙和涂层厚度来控制电压从而能控制最高温度以外，本专利技术的一个高度有利特征在于从启动电源开始在合适的时间内就能达到符合应用要求的预置最高温度，然后调节温度并维持在预置的值。这不仅在医疗行业，而且比如食品工业，尤其是所需温度要求必须尽快达到并保持的食品加工业中也是非常重要的。除了与柔软织物配合使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电材料，其特征在于细碳粒均匀分散在弹性载体中，相对于８０～２５ｗｔ．％干重的载体含量而言其碳粒含量为２０ｗｔ．％～７５ｗｔ．％干重。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：PJ欧格拉迪，J巴克利，
申请(专利权)人：因蒂塞姆公共有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]