CN102781662A

CN102781662A - 基于膜的加热装置及其相关方法

Info

Publication number: CN102781662A
Application number: CN2011800106513A
Authority: CN
Inventors: D·E·格伦; T·E·卡内
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-11-14
Also published as: JP2013525943A; JP5612191B2; US20110229680A1; TW201202023A; DE112011100976T5; US8263202B2; WO2011116179A1

Abstract

本公开涉及膜加热装置，所述膜加热装置具有适合高温长期使用的均匀加热。本公开的基于膜的加热装置具有基膜以及至少一个第一和第二层压板。所述基膜包含基膜芳族聚酰亚胺和基膜导电填料。所述第一层压板和第二层压板各自具有粘合剂层和金属箔。所述粘合剂层包含热塑性聚酰亚胺和导电填料。所述热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。

Description

基于膜的加热装置及其相关方法

公开领域

本公开的领域为基于膜的加热装置，其中热沿着膜的表面产生。

发明背景

金属浆料已用来制造由耐温膜支撑的电阻式加热元件。然而，此类组合物却可能有问题，因为金属浆料制成的加热元件会发生挠裂、剥落或另外地随着时间而劣化，并且沿着其长度表现出不可取的电压漂移（下降）。需要基于膜的加热技术，该技术具有优于此类金属浆料制成的膜加热系统的优点。

附图简述

附图以举例的方式示出本发明，但附图对本发明不构成任何限制。

图1是基于膜的加热装置的部分剖视图，所述装置具有基膜、第一层压板和第二层压板；

图2是基于膜的加热装置的另一个实施方案的剖视图，所述装置具有基膜、第一层压板、第二层压板和第二基膜；

图3至5是基于膜的加热装置的不同实施方案的剖视图，所述装置具有基膜、第一层压板、第二层压板和覆盖层；并且

图6是指示实施例1的热电偶位置的图形。

发明概述

本发明涉及基于膜的加热装置。本发明的基于膜的加热装置包括基膜，所述基膜具有基膜内表面和基膜外表面。基于基膜的总重量，所述基膜包含55至90重量％的量的基膜芳族聚酰亚胺和10至45重量％的量的基膜导电填料。

本发明的基于膜的加热装置包括第一层压板，所述第一层压板包括第一层压板粘合剂层，所述第一层压板粘合剂层具有第一层压板粘合剂层外表面和粘结至所述基膜内表面的第一层压板粘合剂层内表面。基于第一层压板粘合剂层的总重量，所述第一层压板粘合剂层包含55至90重量％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺，其中70至100摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。基于第一层压板粘合剂层的总重量，所述第一层压板粘合剂层包含10至45重量％的第一层压板粘合剂层导电填料。所述第一层压板包括第一层压板金属箔，所述第一层压板金属箔具有粘结至第一层压板粘合剂层外表面的第一层压板金属箔内表面；和第一层压板金属箔外表面。所述第一层压板金属箔具有5至200微米的厚度。

本发明的基于膜的加热装置包括第二层压板，所述第二层压板包括第二层压板粘合剂层，所述第二层压板粘合剂层具有第二层压板粘合剂层外表面和粘结至所述基膜内表面的第二层压板粘合剂层内表面。基于第二层压板粘合剂层的总重量，所述第二层压板粘合剂层包含55至90重量％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺，其中70至100摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。基于第二层压板粘合剂层的总重量，所述第二层压板粘合剂层包含10至45重量％的第二层压板粘合剂层导电填料。所述第二层压板包括第二层压板金属箔，所述第二层压板金属箔具有粘结至第二层压板粘合剂层外表面的第二层压板金属箔内表面；和第二层压板金属箔外表面。所述第二层压板金属箔具有5至200微米的厚度。所述第一层压板的至少一部分和所述第二层压板的至少一部分间隔开，并且通过所述基膜的至少一部分相互连接。

发明详述

定义

如本文所用，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其它变型均旨在涵盖非排它性的包括。例如，包括要素列表的方法、工艺、制品或设备不必仅仅限于那些要素而是可包括未明确列出的或此类方法、工艺、制品或设备固有的其它要素。此外，除非明确指明相反，“或”是指包含性的“或”，并且不是指排它性的“或”。例如，以下任何一种情况均满足条件A或B：A是真实的（或存在的）且B是虚假的（或不存在的），A是虚假的（或不存在的）且B是真实的（或存在的），以及A和B都是真实的（或存在的）。

另外，使用“一个”或“一种”来描述本发明的元件和组件。这样做仅仅是为了方便并且给出本发明的一般含义。该描述应理解为包括一个或至少一个，并且除非明显地另有所指，单数也包括复数。

如本文所用，术语“二酐”旨在包括前体、衍生物或它们的类似物，严格地讲，它们可能并不是二酐，但仍然可以与二胺反应以形成聚酰胺酸，聚酰胺酸可继而被转化为聚酰亚胺。

如本文所用，术语“二胺”旨在包括前体、衍生物或它们的类似物，严格地讲，它们可能并不是二胺，但仍然可以与二酐反应以形成聚酰胺酸，聚酰胺酸可继而被转化为聚酰亚胺。

如本文所用，术语“聚酰胺酸”旨在包括衍生自二酐和二胺的组合，并且能够通过化学或热转化方法转化为聚酰亚胺的任何聚酰亚胺前体材料（预聚物）。

如本文所用，术语“高温”旨在包括200℃或更高的温度。

如本文所用，术语“长期”旨在包括总共50小时或更多的时间。50小时或更多的时间可以是累积的（例如一次几小时，经多次使用达到总共50小时或更多的时间）或连续的。

术语“粘合的”、“粘合”或其任何其它变型与“粘结的”或“粘结”同义，并且这些术语可以互换使用。“直接粘合”旨在涵盖直接附接至彼此的两个层（膜）而无任何居间层，除非另外指明。

当含量、浓度或其它数值或参数以范围、优选的范围或具有优秀上限值和优选下限值的列表形式给出时，应将其理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任何配对形成的所有范围，无论范围是否单独公开。当本文描述数值范围时，除非另外指明，所述范围旨在包括其端点，以及所述范围内的所有整数和分数。

本文的材料、方法和实例仅仅是例证性的，并非旨在限制，除非具体指明。尽管与本文所述方法和材料类似或等同的方法和材料也可用于本发明的实践或测试，但本文描述了合适的方法和材料。

本发明涉及加热装置。该加热装置是基于高温膜的加热装置，具有长期或重复使用的均匀加热。

参见附图，图1示出了本发明的基于膜的加热装置10。基于膜的加热装置10具有基膜12，所述基膜具有基膜内表面12b和基膜外表面12a。基膜12包含基膜导电填料14。基于膜的加热装置10还具有至少一个第一层压板和第二层压板。第一层压板包括第一层压板粘合剂层16，第一层压板粘合剂层具有第一层压板粘合剂层内表面16a和第一层压板粘合剂层外表面16b。第一层压板粘合剂层16具有第一层压板粘合剂层导电填料18。第一层压板还包括第一层压板金属箔20，第一层压板金属箔具有第一层压板金属箔内表面20a和第一层压板金属箔外表面。第一层压板金属箔内表面20a直接粘合至第一层压板粘合剂层外表面16b。第二层压板包括第二层压板粘合剂层22，第二层压板粘合剂层具有第二层压板粘合剂层内表面22a和第二层压板粘合剂层外表面22b。第二层压板粘合剂层22具有第二层压板粘合剂层导电填料24。第二层压板还包括第二层压板金属箔26，第二层压板金属箔具有第二层压板金属箔内表面26a和第二层压板金属箔外表面。第二层压板金属箔内表面26a直接粘合至第二层压板粘合剂层粘合剂外表面22b。第一层压板粘合剂层内表面16a直接粘合至基膜内表面12b的一部分。第二层压板粘合剂层内表面22a直接粘合至基膜内表面12b的不同于第一层压板粘合剂层内表面16a的部分。

图2示出了本发明的一个实施方案。基于膜的加热装置10任选地包括第二基膜28。第二基膜28具有第二基膜内表面28a和第二基膜外表面28b。第二基膜内表面28a直接粘合至基膜外表面12a。

图3示出了本发明的一个实施方案。基于膜的加热装置可任选地包括覆盖层30。覆盖层30附接至基膜外表面12a。

图4示出了本发明的另一个实施方案。基于膜的加热装置可任选地包括覆盖层30。覆盖层30附接至基膜内表面12b的暴露区域，以及第一层压板粘合剂层16、第一层压板金属箔20、第二层压板粘合剂层22和第二层压板金属箔26的暴露区域。

图5示出了本发明的另一个实施方案。基于膜的加热装置任选地包括覆盖层30，所述覆盖层包封基膜12、第一层压板粘合剂层16、第一层压板金属箔20、第二层压板粘合剂层22和第二层压板金属箔26。

基膜

基于基膜的总重量，基膜包含的基膜芳族聚酰亚胺介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者的量：55、60、65、70、75、80、85和90重量％。在一些实施方案中，基于基膜的总重量，基膜芳族聚酰亚胺以55至90重量％的量存在。在一些实施方案中，基于基膜的总重量，基膜芳族聚酰亚胺以60至85重量％的量存在。在一些实施方案中，基于基膜的总重量，基膜芳族聚酰亚胺以65至80重量％的量存在。在一个实施方案中，本发明的基膜芳族聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二酐和至少一种芳族二胺。

在一些实施方案中，芳族二胺选自：4,4’-二氨基二苯基丙烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、对二氨基联苯、2,2’-双（三氟甲基）对二氨基联苯、2,2’-双（4-氨基苯基）六氟丙烷、3,5-二氨基三氟甲苯、四甲基对苯二胺、3,3’,5,5’-四甲基对二氨基联苯、4,4’-二氨基二苯基硫醚、3,3’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯砜、1,5-二氨基-萘、1,4-二氨基-萘、4,4’-二氨基二苯基硅烷、4,4’-二氨基二苯基（苯基氧化膦）、4,4’-二氨基二苯基-N-苯胺、3,4’-二氨基苯基醚、1,4-双（4-氨基苯氧基）苯、1,3-双（4-氨基苯氧基）苯、4,4’-二氨基苯甲酰苯胺、4,4’-双（4-氨基苯氧基）联苯、9,9’-双（4-氨基苯基）氟、间联甲苯胺、邻联甲苯胺、3,3’-二羟基-4,4’-二氨基联苯、1,4-二氨基苯（对苯二胺）、1,3-二氨基苯（对苯二胺）、1,2-二氨基苯、以及它们的混合物。

在一些实施方案中，芳族二酐选自：2,3,6,7-萘四羧酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、2,2’3,3’-联苯四羧酸二酐、2,3’,3,4’-联苯四羧酸二酐、3,3’4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2-双-（3,4-二羧基苯基）丙烷二酐、双（3,4-二羧基苯基）砜二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、1,1-双（3,4-二羧基苯基）乙烷二酐、双-（3,4-二羧基苯基）甲烷二酐、4,4’-氧双邻苯二甲酸二酐、双（3,4-二羧基苯基）砜二酐、2,2-双（3,4-二羧基苯基）、六氟丙烷二酐、双（3,4-二羧基苯基）硫化物、氢醌、双邻苯二甲酸酐、以及它们的混合物。在一些实施方案中，至少70摩尔％的基膜芳族聚酰亚胺衍生自均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚。在一些实施方案中，基膜芳族聚酰亚胺衍生自均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚。

基于基膜的总重量，基膜包含的基膜导电填料介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者的量：10、15、20、25、30、35、40和45重量％。在一些实施方案中，基于基膜的总重量，基膜导电填料以10至45重量％的量存在。在一些实施方案中，基于基膜的总重量，基膜导电填料以15至40重量％的量存在。在一些实施方案中，基于基膜的总重量，基膜导电填料以20至35重量％的量存在。在一些实施方案中，基膜导电填料是炭黑。在一些实施方案中，基膜导电填料选自：乙炔黑、超耐磨炉黑、导电炉黑、导电槽法炭黑和细热裂黑、以及它们的混合物。炭黑的表面氧化（通常通过挥发物含量测量）是指存在于聚集体表面的各种含氧物质（例如羧基、羟基、醌）。虽然这些物质在某种程度上存在于所有炭黑，但是某些炭黑还经过后处理，从而有意提高表面氧化量。表面上的氧络合物用作电绝缘层。因此，低挥发物含量通常对于高导电性是所期望的。然而，也有必要考虑炭黑的分散难度。导电填料的均匀分散有利于基于膜的加热装置的均匀加热。表面氧化提高了炭黑的解凝聚和分散。在一些实施方案中，当基膜导电填料是炭黑时，另一个实施方案中，炭黑具有的挥发物含量小于或等于1％。在一个实施方案中，炭黑是

16（得自Columbian Chemicals Company），在另一个实施方案中，炭黑是CDX 7055U（得自Columbian Chemicals Company）。在一些实施方案中，基膜导电填料的电阻为至少100欧姆/平方。在一些实施方案中，基膜导电填料的电阻为至少1000欧姆/平方。在另一个实施方案中，基膜导电填料的电阻为至少10,000欧姆/平方。在一些实施方案中，基膜导电填料是金属或合金。在一些实施方案中，基膜导电填料是导电填料的混合物。在一些实施方案中，基膜导电填料经研磨以获得所需的附聚物大小（粒度）。在一些实施方案中，基膜导电填料的平均粒度介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1微米。可使用Horiba散射光颗粒分析仪测定平均粒度。在一些实施方案中，基膜导电填料的平均粒度为0.05至1微米。在一些实施方案中，基膜导电填料的平均粒度为0.1至0.5微米。一般来讲，大于1微米的平均粒度更可能引起电短路和/或热点。在另一个实施方案中，基膜导电填料粒度小于或等于1微米。可能需要一般技术和实验来微调导电填料类型和量，以足以达到取决于具体应用的所需电阻。在一些实施方案中，所需基膜电阻为10欧姆平方至1,000,000欧姆平方，所述电阻使用得自Veeco Instruments Inc的FPP5000型四点探针测量。

在一些实施方案中，基膜厚度介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：8、10、20、40、60、80、100、120、140、160、180和200微米。在一些实施方案中，基膜厚度为8至200微米。在一些实施方案中，基膜厚度为8至100微米。在一些实施方案中，基膜厚度为8至50微米。在一些实施方案中，基膜厚度为8至25微米。

在一些实施方案中，基膜任选地包含非导电填料。在一些实施方案中，基于基膜的总重量，非导电填料以介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者的量存在：1、2、4、6、8、10、12、14和15重量％。在一些实施方案中，基膜包含1至15重量％的非导电填料。在一些实施方案中，非导电填料选自：金属氧化物、碳化物、硼化物和氮化物。在一些实施方案中，非导电填料选自，但不限于：氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、云母、滑石、钛酸钡、硫酸钡、磷酸二钙、以及它们的混合物。

基膜的制备

基膜可通过本领域熟知的任何方法制备。在一些实施方案中，制备了基膜导电填料浆液。在一个实施方案中，基膜导电填料可加入溶于溶剂（例如DMAC）的聚酰胺酸溶液中，或者溶于溶剂的基膜导电填料溶液可与溶于溶剂的聚酰胺酸溶液混合。对浆液进行混合。在一些实施方案中，浆液在转子定子高速分散研磨机中混合。在一些实施方案中，研磨浆液，直到获得所需的基膜导电填料粒度。在一些实施方案中，使用球磨机。在一些实施方案中，对研磨后的浆液进行过滤以除去任何残余大颗粒。该浆液可存放于配备混合器的槽中以维持分散体状态，直至浆液可供使用或浆液可在研磨后直接使用。

制备了聚酰胺酸溶液。可通过本领域熟知的方法制备聚酰胺酸溶液。通常可通过将芳族二胺溶解于干燥（贫水）溶剂中，并且在惰性气氛，搅拌和控温条件下慢慢加入二酐来制备聚酰胺酸溶液。有机溶剂应溶解这两种聚合反应物中的一种或两种。有机溶剂会溶解形成的聚酰胺酸。该溶剂应基本上不与所有的聚合反应物和聚酰胺酸聚合产物反应。出于本发明的目的，合适的溶剂包括此类羧酰胺的低分子量成员，尤其是N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺。其它有效溶剂为N,N-二乙基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、四甲基脲、二甲基砜等等。溶剂可单独或互相组合使用。聚酰胺酸溶液可以过滤或可以不过滤。

在一些实施方案中，聚酰胺酸溶液在高剪切混合器中与基膜导电填料浆液以及任选地非导电填料浆液混合。在一些实施方案中，分散体也可包括技术人员已知的一种或多种合适的分散剂，以帮助形成稳定分散体。

不论如何制备分散体，都应按照避免过度附聚的方式进行基膜导电填料的分散。在一些实施方案中，溶液可浇铸或施加于载体例如环形金属表面（传送带）或旋转鼓轮上。在一些实施方案中，可加入少量剥离剂使浇铸膜易于从浇铸表面剥离。在一些实施方案中，基膜芳族聚酰亚胺经化学转化而成。在一些实施方案中，基膜芳族聚酰亚胺经热转化而成。在一些实施方案中，调整聚酰胺酸、基膜导电填料浆液的量，以获得基膜导电填料所需填充量和浇铸溶液所需粘度。

第一层压板

第一层压板包括第一层压板粘合剂层和第一层压板金属箔。第一层压板粘合剂层包含第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第一层压板粘合剂层导电填料。第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。热塑性聚酰亚胺通常是这样的聚酰亚胺，其玻璃化转变温度小于280℃或更优选地小于250℃。它们在适当的热和压力下具有足够的流动性，以在第一层压板金属箔和基膜之间形成牢固粘结（大于或等于2pli）。芳族二胺和芳族二酐部分的使用确保了高温稳定性。在一些实施方案中，只要含量不对粘合剂层的高温稳定性产生不利影响，可使用少量脂族二胺或脂环族二胺。通常，使用至少部分柔性芳族二胺和/或二酐制备本发明的热塑性聚酰亚胺。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺芳族二酐选自，但不限于：4,4-氧双邻苯二甲酸酐、2,3’,3,4’-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、氢醌双邻苯二甲酸酐、双-（3,4-二羧基苯基）双苯基A二酐、3,3’,4,4’-二苯砜四羧酸二酐、以及它们的混合物。在一些实施方案中，热塑性聚酰亚胺芳族二胺选自，但不限于：1,3-双（3-氨基苯氧基）苯、1,3-双（4-氨基苯氧基）苯、1,4-双（4-氨基苯氧基）苯、2,2-双（4-[4-氨基苯氧基]苯基）丙烷、2,2-双（4-[4-氨基苯氧基]苯基）六氟丙烷、双-4-[3-氨基苯氧基]苯基砜、双-4-[4-氨基苯氧基]苯基砜、4,4’-双（4-氨基苯氧基）联苯、3,4’-二氨基苯基醚、以及它们的混合物。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺至少部分地衍生自4,4’-氧双邻苯二甲酸酐（ODPA）、均苯四甲酸二酐（PMDA）和1,3-双（4-氨基苯氧基）苯（RODA）。基于第一层压板粘合剂层的总重量，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺以介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者的量存在：55、65、70、75、80、85和90重量％。在一些实施方案中，基于第一层压板粘合剂层的总重量，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺以55至90重量％的量存在。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自70至95摩尔％氧双邻苯二甲酸二酐、5至30摩尔％均苯四甲酸二酐和至少70摩尔％1,3-双（4-氨基苯氧基）苯。在一些实施方案中，存在至少80摩尔％1,3-双（4-氨基苯氧基）苯。

在一些实施方案中，70至100摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在一些实施方案中，介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98、99和100摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在一些实施方案中，80至100摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在另一个实施方案中，90至100摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在另一个实施方案中，70至99摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在另一个实施方案中，80至99摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在另一个实施方案中，80至99摩尔％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。

基于第一层压板粘合剂层的总重量，第一层压板粘合剂层导电填料以介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者的量存在：10、15、20、25、30、35、40和45重量％。在一些实施方案中，基于第一层压板粘合剂层的总重量，第一层压板粘合剂层导电填料以10至45重量％的量存在。在一些实施方案中，基于第一层压板粘合剂层的总重量，第一层压板粘合剂层导电填料以15至40重量％的量存在。在一些实施方案中，基于第一层压板粘合剂层的总重量，第一层压板粘合剂层导电填料以20至35重量％的量存在。

在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层的厚度介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：5、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75和80微米。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层的厚度为5至80微米。第一层压板粘合剂层应足够厚以将第一层压板金属箔粘合至基膜，但不应太厚而使第一层压板金属箔至基膜出现电压下降或不期望的电阻。

第一层压板金属箔的厚度介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：5、10、20、40、60、80、100、120、140、160、180和200微米。在一些实施方案中，第一层压板金属箔的厚度为5至200微米。第一层压板金属箔可以由任何合适的导电材料组成。在一些实施方案中，第一层压板金属箔选自，但不限于：金、银、铂、镍、钯、不锈钢、钛、

因瓦合金和铝。在一些实施方案中，第一层压板金属箔是铜。

第二层压板

第二层压板包括第二层压板粘合剂层和第二层压板金属箔。第二层压板粘合剂层包含第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第二层压板粘合剂层导电填料。第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和一种芳族二酐。在一些实施方案中，只要含量不对粘合剂层的高温稳定性产生不利影响，可使用少量脂族二胺或脂环族二胺。通常，使用至少部分柔性芳族二胺和/或二酐制备本发明的热塑性聚酰亚胺。在一些实施方案中，第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺芳族二酐选自，但不限于：4,4-氧双邻苯二甲酸酐、2,3’,3,4’-联苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、氢醌双邻苯二甲酸酐、双-（3,4-二羧基苯基）双苯基A二酐、3.3’,4,4’-二苯砜四羧酸二酐、以及它们的混合物。在一些实施方案中，第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺芳族二胺选自，但不限于：1,3-双（3-氨基苯氧基）苯、1,3-双（4-氨基苯氧基）苯、1,4-双（4-氨基苯氧基）苯、双-4-[3-氨基苯氧基]苯基砜、双-4-[4-氨基苯氧基]苯基砜、3,4’-二氨基苯基醚、以及它们的混合物。在一些实施方案中，第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺至少部分地衍生自4,4’-氧双邻苯二甲酸酐（ODPA）、均苯四甲酸二酐（PMDA）和1,3-双（4-氨基苯氧基）苯（RODA）。在另一个实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺部分地衍生自4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐和1,3-双（4-氨基苯氧基）苯。基于第二层压板粘合剂层的总重量，第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺以介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者的量存在：55、60、65、70、75、80、85和90重量％。在一些实施方案中，基于第二层压板粘合剂层的总重量，第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺以55至90重量％的量存在。在一些实施方案中，第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自70至95摩尔％氧双邻苯二甲酸二酐、5至30摩尔％均苯四甲酸二酐和至少70摩尔％1,3-双（4-氨基苯氧基）苯。在一些实施方案中，存在至少80摩尔％1,3-双（4-氨基苯氧基）苯。

在一些实施方案中，70至100摩尔％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在一些实施方案中，介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98、99和100摩尔％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在一些实施方案中，80至100摩尔％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在另一个实施方案中，90至100摩尔％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在另一个实施方案中，70至99摩尔％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在另一个实施方案中，80至99摩尔％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。在另一个实施方案中，90至99摩尔％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐。

基于第二层压板粘合剂层的总重量，第二层压板粘合剂层导电填料以介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者的量存在：10、15、20、25、30、35、40和45重量％。在一些实施方案中，基于第二层压板粘合剂层的总重量，第二层压板粘合剂层导电填料以10至45重量％的量存在。在一些实施方案中，基于第二层压板粘合剂层的总重量，第二层压板粘合剂层导电填料以15至40重量％的量存在。在一些实施方案中，基于第二层压板粘合剂层的总重量，第二层压板粘合剂层导电填料以20至35重量％的量存在。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料是不同的。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料是相同的。在另一个实施方案中，基膜导电填料、第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料是相同的。在另一个实施方案中，基膜导电填料、第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料是独立地相同或不同的。

在一些实施方案中，基膜导电填料、第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料各自包含炭黑。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料独立地选自：乙炔黑、超耐磨炉黑、导电炉黑、导电槽法炭黑和细热裂黑、以及它们的混合物。在一些实施方案中，当第一层压板粘合剂层导电填料或第二层压板粘合剂层导电填料或它们二者为炭黑时，炭黑具有的挥发物含量小于或等于2％。在另一个实施方案中，炭黑具有的挥发物含量小于或等于1％。在一个实施方案中，炭黑是16（得自Columbian ChemicalsCompany），在另一个实施方案中，炭黑是CDX 7055U（得自ColumbianChemicals Company）。在一些实施方案中，基膜导电填料、第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料是炭黑。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料的电阻为至少1 00欧姆/平方。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料、第二层压板粘合剂层导电填料或它们二者的电阻为至少1000欧姆/平方。在另一个实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料或第二层压板粘合剂层导电填料或它们二者的电阻为至少10,000欧姆/平方。第一层压板粘合剂层导电填料可以是导电填料的混合物。第二层压板粘合剂层导电填料可以是导电填料的混合物。

第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料有助于向基膜输送电流。如果第一层压板粘合剂层或第二层压板粘合剂层中未使用导电填料，则粘合剂层是不导电的，并且将作为介质阻挡层。如果第一层压板粘合剂层导电填料和第二层压板粘合剂层导电填料的电导率很低，则需要更多的电流来达到基膜所需的电阻。与基膜相比，第一层压板粘合剂层和第二层压板粘合剂层应具有相同或更高的电导率。如果第一层压板粘合剂层和第二层压板粘合剂层的电导率低于基膜的电导率，那么可能发生第一层压板金属箔或第二层压板金属箔或它们二者的不期望加热。可能需要一般技术和实验来微调导电填料类型和含量，以足以在平衡粘合强度和物理特性的同时达到基膜所期望的电阻。

在一些实施方案中，将第一层压板粘合剂层导电填料或第二层压板粘合剂层导电填料或它们二者研磨以获得所需的粒度。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料或第二层压板粘合剂层导电填料的平均粒度介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1微米。可使用Horiba散射光颗粒分析仪测定平均粒度。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料或第二层压板粘合剂层导电填料的平均粒度为0.05至1微米。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料或第二层压板粘合剂层导电填料的平均粒度为0.1至0.5微米。在另一个实施方案中，第一层压板粘合剂层导电填料或第二层压板粘合剂层导电填料小于或等于1微米。

在一些实施方案中，第二层压板粘合剂层的厚度介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：5、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75和80微米。在一些实施方案中，第二层压板粘合剂层的厚度为5至80微米。第二层压板粘合剂层应足够厚以将第二层压板金属箔粘合至基膜，但不应太厚而使第二层压板金属箔至基膜出现电压下降或不期望的电阻。

丙烯酸和环氧粘合剂不能经受用以将金属箔粘合至基膜的高层压温度（290℃或更高）。丙烯酸和环氧粘合剂不能经受长期使用情形的高温（200℃或以上）。

本发明的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺可经受大于290℃的高层压温度，并且能够在高温下长期使用。

第二层压板金属箔的厚度介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：5、10、20、40、60、80、100、120、140、160、180和200微米。在一些实施方案中，第二层压板金属箔的厚度为5至200微米。通常对于低电压应用（小于48伏），薄金属箔可用于第一层压板金属箔和第二层压板金属箔而不失效。高电压应用通常需要厚金属箔。金属箔厚度可根据应用或电压要求定制。本发明的第一层压板粘合剂层和第二层压板粘合剂层提供了第一层压板金属箔和第二层压板金属箔与基膜的良好粘合性。粘合必须足以防止气泡和空隙，气泡和空隙可引起电弧放电和潜在的装置（加热器）失效。此外，长期使用情形下应保持良好的粘合性。第二层压板金属箔可以由任何合适的导电材料组成。在一些实施方案中，第二层压板金属箔选自，但不限于：金、银、铂、镍、钯、不锈钢、钛、

因瓦合金和铝。在一些实施方案中，第二层压板金属箔是铜。

在一些实施方案中，第一层压板金属箔和第二层压板金属箔是不同的。在一些实施方案中，第一层压板金属箔和第二层压板金属箔是相同的。在一个实施方案中，第一层压板金属箔和第二层压板金属箔包含铜。在一个实施方案中，第一层压板金属箔和第二层压板金属箔是铜。铜在很长的长度上很少或没有电压下降。当需要在很长的长度上均匀加热时，这是特别有利的。

在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层、第二层压板粘合剂层或第一层压板粘合剂层和第二层压板粘合剂层二者任选地包含1至15重量％的非导电填料。在一些实施方案中，非导电填料选自金属氧化物、碳化物、硼化物和氮化物。在一些实施方案中，非导电填料选自，但不限于：氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、云母、滑石、钛酸钡、硫酸钡、磷酸二钙、以及它们的混合物。

在一个实施方案中，第一层压板粘合剂层或第二层压板粘合剂层还可包含脂族二胺、脂环族二胺、以及它们的任何组合。随着脂族二胺（或脂环族二胺）相对于芳族二胺的摩尔％增加，聚酰亚胺的玻璃化转变温度（Tg）和层压温度通常趋于降低。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺也衍生自1至30摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、以及它们的组合。在一些实施方案中，第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺也衍生自1至30摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、以及它们的组合。在另一个实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺也衍生自1至30摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、或它们的组合。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺或它们二者也衍生自介于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：1、2、4、6、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28和30摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、或它们的组合。当脂族二胺、脂环族二胺或它们的组合大于30摩尔％时，粘合剂层的高温稳定性降低。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺或它们二者也衍生自1至20摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、或它们的组合。在另一个实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺或它们二者也衍生自1至10摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、或它们的组合。在一个实施方案中，为了实现对金属的适当粘合，层压温度通常比聚酰亚胺粘合剂的玻璃化转变温度高约25℃。在一些实施方案中，合适的脂族二胺选自：1,4-丁二胺、1,5-戊二胺（PMD）、1,7-庚二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺（DMD）、1,11-十一碳二胺、1,12-十二碳二胺（DDD）、1,16-十六碳二胺、以及它们的混合物。在一些实施方案中，脂族二胺是1,6-己二胺。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺各自衍生自4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐、1,3-双（4-氨基苯氧基）苯和1,6-己二胺。

第一和第二层压板的制备

可通过本领域熟知的任何方法制备第一层压板粘合剂层和第二层压板粘合剂层。在一个实施方案中，通过DMAC溶剂中酸酐和胺的反应制备聚酰胺酸，其中二胺稍微过量。溶于DMAC的导电填料浆液通过如下步骤制备：用Silverson L4RT-A高剪切混合器在4000-6000rpm下将所需量的导电填料混合到DMAC溶剂中，混合5-10分钟或直到导电填料分散为止。然后将导电填料浆液加入聚酰胺酸溶液，并且再次用Silverson L4RT-A高剪切混合器在大约4000-6000rpm下混合，直到聚酰胺酸中达到所需量的导电填料，例如30重量％。为了提高分子量，以渐进方式逐步加入二酐单体的DMAC终溶液，直到达到目标粘度500-1000泊。在膜浇铸前使浆液脱气以移除任何气泡。在一些实施方案中，将已填充的成品聚合物溶液直接浇铸在大约14英寸长×10英寸宽×0.001英寸厚的裸铜片上。然后将样品置于大约80℃至100℃的热板上，进行溶剂干燥约30分钟，或直到达到至少70％或更多的膜固体（素坯膜状态（green film state））。然后将铜上已填充的聚酰亚胺素坯膜置于膜固化支架上。然后将铜上已填充的聚酰亚胺粘合剂膜置于Blue M氮气吹扫高温炉中进行固化，以50℃/10分钟的升温条件在60分钟内从100℃升温至400℃，然后再在60分钟内在氮气环境下缓慢降至室温。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺或第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺或它们二者通过热转化从聚酰胺酸转化为聚酰亚胺。在一些实施方案中，第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺或第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺或两种粘合剂层聚酰亚胺均使用适当的亚胺化剂以及热来转化。在一些实施方案中，第一层压板和第二层压板可通过本领域熟知的方法，例如双带压或辊隙层压制备。

加热装置

本发明的基于膜的加热装置涉及长期使用情形的高温应用。本发明的基于膜的加热装置还提供均匀加热。一种用于促进均匀加热的已知方法是使用节点促进控制或迁移局部热量。本发明的基于膜的加热装置不需要任何附加装置，例如定位于整个膜加热装置上的节点，来达到均匀加热。此外，本发明的第一层压板粘合剂层和第二层压板粘合剂层能够经受使第一层压板金属箔和第二层压板金属箔粘合至基膜所需的高层压温度。通常需要大于290℃的层压温度。

基于膜的加热装置的温度取决于电压和金属箔（汇流条）位置或间距。对于固定的汇流条位置，当电压增加时，温度也升高。对于恒定电压，可通过减小金属箔之间的距离来升高温度。在一些实施方案中，使用的金属箔多于两个。金属箔使用的数量将取决于受热区域的大小和所需的温度。因此，可按照所需的最终用途来定制加热装置。本发明的基于膜的加热装置可用于柔性或刚性应用。一些高温最终用途应用的实例为衣物熨斗、直发器和工业加热器应用。本发明的基于膜的加热装置用作墙面加热器、地板加热器、屋顶加热器和座椅加热器。本发明的基于膜的加热装置用于风车叶片、飞机机翼前缘和直升机桨叶的加热以防止冰雪堆积，或用于任何期望在很长的长度上很少或没有电压下降的应用。虽然上述应用尤其适合本发明的基于膜的加热装置，但是本领域技术人员可设想基于膜的加热装置用于除高电压高温应用以外的其它加热应用，例如低电压低温、低电压高温、高电压低温应用。

基膜具有基膜内表面和基膜外表面。第一层压板粘合剂层具有第一层压板粘合剂层内表面和第一层压板粘合剂层外表面。第一层压板金属箔具有第一层压板金属箔内表面和第一层压板金属箔外表面。第一层压板金属箔内表面直接粘合至第一层压板粘合剂层外表面。第一层压板粘合剂层内表面直接粘合至基膜内表面的一部分。

第二层压板粘合剂层具有第二层压板粘合剂层内表面和第二层压板粘合剂层外表面。第二层压板金属箔具有第二层压板金属箔内表面和第二层压板金属箔外表面。第二层压板金属箔内表面直接粘合至第二层压板粘合剂层外表面。第二层压板粘合剂层内表面直接粘合至基膜内表面的不同于第一层压板粘合剂层内表面的部分。在一个实施方案中，电流借助桥接两个层压板的基膜流动于第一层压板和第二层压板之间，从而产生基膜的电阻式加热。

在一些实施方案中，本发明的基于膜的加热装置还可包括第二基膜，所述第二基膜具有第二基膜外表面和直接粘合至基膜外表面的第二基膜内表面。在一个实施方案中，第二基膜包含第二基膜芳族聚酰亚胺。第二基膜提供介质阻挡层。第二基膜的使用使加热装置附接至邻近的导电表面，而不干扰被导电膜加热的表面。因此，不希望第二基膜包含导电填料。第二基膜芳族聚酰亚胺可以与基膜中的基膜芳族聚酰亚胺相同或不同。在一些实施方案中，第二基膜芳族聚酰亚胺衍生自均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚。

可通过真空压合层压制备基于膜的加热装置。需要足够的热和压力来将第一层压板和第二层压板（或更多）粘合至基膜。

在一个实施方案中，基于膜的加热装置还包括覆盖层。在一个实施方案中，覆盖层直接附接至基膜外表面。在另一个实施方案中，覆盖层直接附接至第二基膜外表面。在一些实施方案中，覆盖层和基膜之间可以有附加层。在另一个实施方案中，覆盖层附接至基膜内表面的暴露区域（未直接粘合至第一层压板粘合剂层或第二层压板粘合剂层的区域）以及第一层压板和第二层压板的暴露区域。在另一个实施方案中，覆盖层包封基于膜的加热装置，如图5所示。在另一个实施方案中，覆盖层可附接至基膜外表面（或第二基膜外表面28b）及第一层压板和第二层压板的暴露区域，以及未直接粘合至第一层压板粘合剂层或第二层压板粘合剂层的基膜的内表面。在一些实施方案中，覆盖层包封至少基膜、第一层压板和第二层压板。在一些实施方案中，覆盖层包封至少基膜、第一层压板粘合剂层、第一层压板金属箔、第二层压板粘合剂层和第二层压板金属箔。

在一些实施方案中，覆盖层选自四氟乙烯六氟丙烯共聚物（FEP）、全氟烷氧基聚合物（PFA）、以及它们的混合物。PFA是聚（四氟乙烯-共-全氟[烷基乙烯基醚]），包括它们的变型或衍生物，其具有如下代表整个聚合物至少50、60、70、80、85、90、95、96、97、98、99或约100重量％的部分：

其中R1是CnF2n+1，其中n可为等于或大于1的任何自然数，包括至多20或更多，通常n等于1至3，其中x和y是摩尔分数，其中x在0.95至0.99的范围内，通常为0.97，并且其中y在0.01至0.05的范围内，通常为0.03，并且如ASTM D 1238中所述，其中熔体流动速率在1至100（克/10分钟）的范围内，优选地1至50（克/10分钟），更优选地2至30（克/10分钟），并且最优选地5至25（克/10分钟）。

FEP是聚（四氟乙烯-共-六氟丙烯）[也称为聚（四氟乙烯-共-六氟丙烯）共聚物]，其整体或部分地衍生自四氟乙烯和六氟丙烯，包括它们的变型或衍生物，具有如下代表整个聚合物至少50、60、70、80、85、90、95、96、97、98、99或约100重量％的部分：

其中x和y是摩尔分数，其中x在0.85至0.95的范围内，通常为0.92，并且其中y在0.05至0.15的范围内，通常为0.08，并且如ASTM D 1238中所述，其中熔体流动速率在1至100（克/10分钟）的范围内，优选地1至50（克/10分钟），更优选地2至30（克/10分钟），并且最优选地5至25（克/10分钟）。

FEP共聚物可直接或间接衍生自：（i.）50、55、60、65、70或75％至约75、80、85、90或95％四氟乙烯；以及（ii.）5、10、1 5、20或25％至约25、30、35、40、45或50％（通常为7至27％）六氟丙烯。

在一些实施方案中，覆盖层选自：得自DuPont的

FEP膜、得自DuPont的

PFA膜、以及它们的混合物。在一些实施方案中，覆盖层经表面处理，以提高与膜加热装置的粘合性。可以使用任何已知的表面处理，例如电晕或等离子处理。

覆盖层的功能是防止环境劣化，并且防止电流从受热表面泄漏至邻近的材料表面。在一些实施方案中，覆盖层厚度于下列数目的任何两者之间并且任选地包括下列数目的任何两者：12、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120和130微米。在一些实施方案中，覆盖层厚度为12至130微米。本发明的覆盖层可直接辊隙或压合层压至膜加热装置。

所有的公布、专利申请、专利、以及本文提及的其它参考资料以引用方式全文并入本文。除非另外定义，本文所用的所有技术和科学术语的含义均与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的一样。如发生矛盾，以本说明书及其包括的定义为准。

尽管与本文所述方法和材料类似或等同的方法和材料也可用于本发明的实践或测试，但本文描述了合适的方法和材料。

当术语“约”用于描述值或范围的端点时，本公开内容应理解为包括具体的值或所涉及的端点。

实施例

优点在如下实施例中示出，这些实施例不旨在限制权利要求的范围。

实施例1

实施例1示出了膜加热器的均匀加热。

加热器层构造：

（铝板/100EKJ（覆盖层）/

200RS100（加热器/基膜）/填充有30重量％ raven 16的PMDA/ODPA//RODA（粘合剂层）/铜（金属箔）/200CLP20（覆盖层））

PMDA/ODPA//RODA填充的聚酰亚胺粘合剂膜的制备

通过在DMAC溶剂中使酸酐与胺反应来制备19至20％固体含量的聚酰胺酸。用于聚酰胺酸的配方为在DMAC溶剂中以20/80//100混合PMDA/ODPA//RODA。

溶于DMAC浆液的

16通过如下步骤制备：用Silverson L4RT-A高剪切混合器在4000-6000rpm下将12克16炭黑混合到50克DMAC溶剂中，混合5-10分钟或直到碳填料润湿和分散为止。然后将碳浆液加入聚酰胺酸，再次用Silverson L4RT-A高剪切混合器在大约4000-6000rpm下混合，直到聚酰胺酸中达到30重量％。使用3mL注射器以渐进方式逐步加入6重量％ PMDA单体的DMAC终溶液，直到达到目标粘度500-1000泊。

在膜浇铸前使浆液脱气以移除任何气泡。将已填充的成品PMDA/ODPA//RODA聚合物直接浇铸在大约14英寸长×10英寸宽×0.001英寸厚的裸铜片上。然后将样品置于大约80℃至100℃的热板上，进行溶剂干燥约30分钟，或直到达到至少70％或更多的膜固体（素坯膜状态）。然后将铜上已填充的聚酰亚胺素坯膜剥离，并且置于膜固化销轴架上。然后将含铜的已填充的聚酰亚胺粘合剂膜置于Blue M氮气吹扫高温炉中进行固化，以50℃/10分钟的升温条件在60分钟内从100℃升温至400℃，然后再在60分钟内在氮气环境下缓慢降至室温。然后将铜上已固化填充的聚酰亚胺粘合剂层切成所需的大约0.125英寸至0.75英寸宽的汇流条，以用于层压。

通过将铝板与100EKJ膜、200RS100膜、含30重量％已填充的聚酰亚胺的铜汇流条（如上所述）以及200CLP20 Teflon的多层叠堆真空层压在一起来制备衣物熨斗加热器样机。使用四面体真空层压机将导电聚酰亚胺和铜条附接至200RS100膜表面和周围的层叠堆。所使用的真空层压条件为680°F（360℃）、20-25吨（40,000磅-50,000磅）压力和30分钟保压时间。100EKJ用作介质阻挡层。200CLP20用作覆盖层（防潮层）。将测试样品悬浮于空气中。室温为23℃。使用Extech Instruments True RMS工业万用表EX520型测量电压。使用具有机械钳的正和负电导线电力附接至铜汇流条。用Powerstat可变交流电自耦变压器（型号：3PN116C，输出：0-280伏交流电和4安培）施加交流电压。

热电偶位置在图6中示出（温度值以℃表示）

表1

实施例2

实施例2示出了恒定电压与各种铜汇流条（金属箔）长度的关系。

如实施例1中所述制备PMDA/OPDA//RODA填充的聚酰亚胺。按照实施例1中所述相同的真空层压方法，使用大约0.5英寸宽×40英寸长×0.001英寸厚和相隔0.75英寸的铜汇流条制备铜（金属箔）/已填充的聚酰亚胺（粘合剂）/

200RS100（加热器/基膜）层压的加热器样品。

使用标准1密耳（0.001英寸）厚铜传送交流和直流电压，以便测量电压下降。使用切成40英寸长并具有0.001英寸厚度的铜条来传送电流。使用具有机械钳的正和负电导线电力附接至铜汇流条。用HC Protek直流电源变压器（型号：3003，输出：0-30伏直流电和3安培）施加直流电压。用Powerstat可变交流自耦变压器（型号：3PN116C，输出：0-280伏交流电和4安培）施加交流电压。使用Extech Instruments True RMS工业万用表EX520型测量电压。结果示于表2中。

表2

比较实施例1

比较实施例1示出了5025浆料在整个汇流条长度上的电压下降。

将5025导电银浆丝网印刷/掩蔽在

200RS100膜的表面上。将浆料厚度印刷至0.001英寸目标厚度、0.5英寸宽、40英寸长，并具有0.75英寸汇流条间隙（与实施例2中所述相同）。然后，将200RS100 5025银浆置于实验室热板上，在120℃下干燥/固化15分钟。电流通过一个可变直流电压电源和一个可变交流电压电源施加。使用具有机械钳的正和负电导线电力附接至5025银汇流条。用HC Protek直流电源变压器（型号：3003，输出：0-30伏直流电和3安培）施加直流电压。用Powerstat可变交流自耦变压器（型号：3PN116C，输出：0-280伏交流电和4安培）施加交流电压。使用Extech Instruments True RMS工业万用表EX520型测量电压。以与实施例2中所示铜汇流条相同的方式进行测量。结果示于表3中。

表3

实施例3

实施例3示出了碳填充聚酰亚胺的高温稳定性。

按实施例1所述方法制备已填充的聚酰亚胺和加热器样品。当附接PFA特氟隆覆盖层时，使用310℃的温度、10吨的压力和15分钟的保压时间。将具有机械钳的电导线直接附接至具有导电KJ的铜汇流条（仅一端），然后附接至可变电压交流或直流电源。

用HC Protek直流电源变压器（型号：3003，输出：0-30伏直流电和3安培）施加直流电压。用Powerstat可变交流自耦变压器（型号：3PN116C，输出：0-280伏交流电和4安培）施加交流电压。使用ExtechInstruments True RMS工业万用表EX520型测量电压。

结果示于表4中。

比较实施例2

比较实施例2示出了5025浆料不具有高温稳定性。

用5025银浆构造的加热器通过丝网印刷或实验室掩蔽所需汇流条长度、宽度和厚度而制成。在如下实施例中，用于电压变化测量的

200RS100（加热器）样品通过实验室掩蔽制成。样品通过构造三条40.0英寸长×0.5英寸宽×0.001英寸厚的平行汇流条而制成。通过刮板泡沫刷施加浆料，然后使用具有温度遥控的Thermolyne 2200型热板将浆料在120℃下固化15分钟。将具有机械钳的电导线直接附接至固化的5025银浆条（仅一端），然后附接至可变电压交流或直流电源。用HC Protek直流电源变压器（型号：3003，输出：0-30伏直流电和3安培）施加直流电压。用Powerstat Variable AC自动变压器（型号：3PN116C，输出：0-280伏交流电和4安培）施加交流电压。使用Extech Instruments True RMS工业万用表EX520型测量电压。结果示于表4中。

表4

实施例4

实施例4示出了剥离强度随填料填充量不同而表现出的差异。

通过将以下比率的材料添加在一起来制备CDX 7055U碳浆液：73.25％ DMAC/9.5％ CDX 7055U炭黑填料/13.06％ PMDA/ODA预聚物/4.19％ PMDA/BPDA//ODA/PPD预聚物。将该CDX 7055U浆液加入聚酰胺酸预聚物中，以达到10％、20％和30重量％的填料填充量。使用研磨和高剪切混合实现浆液的均匀颗粒分散。粒度分析数据是针对大约1微米直径的粒度。使用散射光Horiba粒度分析仪进行粒度测量。

以类似于实施例1的方式制备大约800克的第二粘合剂，产生DMAC溶剂中比率为20/80//70/30的PMDA/ODPA//RODA/HMD聚酰胺酸。PMDA/ODPA//RODA/HMD酸酐和胺在DMAC中为20重量％的固体含量。

以0％、10％、20％和30％的目标填充量填充两种类型的粘合剂预聚物PMDA/ODPA//RODA/HMD和PMDA/ODPA//RODA（如实施例1中所述制备）配方，用于粘合强度检验。利用DMAC溶剂中的6重量％PMDA（终溶液）使样品达到400至600泊的目标粘度。在干燥手套箱环境（氮气吹扫）中进行所有样品浆液和组合混合。使用真空室对所有样品脱气，然后浇铸成大约8英寸×11英寸×0.001英寸的片材形式（参见实施例1中在玻璃上进行膜浇铸）。将已填充的聚酰亚胺样品在具有温度遥控的Thermolyne2200型热板上、80℃至100℃下干燥约30分钟，达到大约70％固体含量（素坯膜状态）。然后，将膜样品从玻璃板表面剥离，并且置于膜销轴架上高温固化。将每个膜和销轴架置于Blue M炉中，以约5℃/分钟在大约45分钟内从120℃升至320℃进行初始固化。然后，将PMDA/OPDA//RODA填充的聚酰亚胺样品置于另一个Blue M炉中，在400℃下进行高温最终固化五分钟。将PMDA/OPDA//RODA/HMD填充的聚酰亚胺样品置于Blue M炉中，在350℃下进行最高温度固化五分钟。

然后，将固化膜样品从销轴架移除，安装在大约10英寸×12英寸的铜箔片之间。然后，将具有已填充的聚酰亚胺样品的铜箔置于Tetrahedron真空层压机中进行铜包覆层压。用于所有PMDA/OPDA//RODA填充的聚酰亚胺覆铜样品的真空压合条件为：温度680°F（360℃）、压力25吨、保压时间30分钟。用于所有PMDA/OPDA//RODA/HMD覆铜样品的真空压合条件为：温度572°F（300℃）、压力25吨、保压时间30分钟。使用Thwing-Albert Instruments制造的JDC精密切割器将测试样品切割为0.5英寸的宽度。使用与德国轮相连的Instron 3345型单梁柱（具有得自InstronBluehill的计算机软件）测量粘合强度。结果示于表5中。

表5

要注意的是并非需要以上在一般描述或实施例中所述的所有行为，具体行为的一部分可能不需要，以及除了所述那些的另外的行为也可进行。此外，其中所列出的每种行为的顺序不必为其中它们被进行的顺序。读罢本说明书之后，技术人员将能够确定哪种行为能够用于它们具体的需求或期望。

在前述说明书中，本发明已参照具体的实施方案进行了描述。然而，本领域的普通技术人员认识到在不脱离以下权利要求中所示出的本发明范围的情况下可作出多种修改和变型。本说明书中公开的所有部件均可由能产生相同、相等或相似作用的替代部件代替。

因此，说明书及图被认为是例证性的而非限制性的，所有此类修改旨在包括在本发明的范围内。

以上已针对具体的实施方案描述了有益效果、其它优点及问题的解决方案。然而，有益效果、优点、问题的解决方案、以及可造成任何有益效果、优点或解决方案发生或变得更突出的任何因素不被解释为任何或所有权利要求中的关键的、必需的或基本的特征。

Claims

1.基于膜的加热装置，包括：

A)基膜，所述基膜具有基膜内表面和基膜外表面，所述基膜包含：

a)基于所述基膜的总重量，55至90重量％的量的基膜芳族聚酰亚胺，

b)基于所述基膜的总重量，10至45重量％的量的基膜导电填料；

B)第一层压板，所述第一层压板包括：

a)第一层压板粘合剂层，所述第一层压板粘合剂层具有第一层压板粘合剂层外表面和粘结至所述基膜内表面的第一层压板粘合剂层内表面，所述第一层压板粘合剂层包含：

i.基于所述第一层压板粘合剂层的总重量，55至90重量％的第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺，其中70至100摩尔％的所述第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐，

ii.基于所述第一层压板粘合剂层的总重量，10至45重量％的第一层压板粘合剂层导电填料，

b)第一层压板金属箔，所述第一层压板金属箔具有：i.粘结至所述第一层压板粘合剂层外表面的第一层压板金属箔内表面；和ii.第一层压板金属箔外表面，

所述第一层压板金属箔具有5至200微米的厚度；

C)第二层压板，所述第二层压板包括：

a)第二层压板粘合剂层，所述第二层压板粘合剂层具有第二层压板粘合剂层外表面和粘结至所述基膜内表面的第二层压板粘合剂层内表面，所述第二层压板粘合剂层包含：

i.基于所述第二层压板粘合剂层的总重量，55至90重量％的第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺，其中70至100摩尔％的所述第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺衍生自至少一种芳族二胺和至少一种芳族二酐，

ii.基于所述第二层压板粘合剂层的总重量，10至45重量％的第二层压板粘合剂层导电填料，

b)第二层压板金属箔，所述第二层压板金属箔具有：i.粘结至所述第二层压板粘合剂层外表面的第二层压板金属箔内表面；和ii.第二层压板金属箔外表面，

所述第二层压板金属箔具有5至200微米的厚度；

其中所述第一层压板的至少一部分和所述第二层压板的至少一部分间隔开，并且通过所述基膜的至少一部分相互连接。

2.根据权利要求1的基于膜的加热装置，还包括第二基膜，所述第二基膜具有第二基膜外表面和第二基膜内表面，所述第二基膜内表面直接粘合至所述基膜外表面，所述第二基膜包含第二基膜芳族聚酰亚胺。

3.根据权利要求2的基于膜的加热装置，其中所述第二基膜芳族聚酰亚胺衍生自均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚。

4.根据权利要求1的基于膜的加热装置，包括覆盖层，其中所述覆盖层选自：四氟乙烯六氟丙烯共聚物（FEP）、全氟烷氧基聚合物（PFA）、以及它们的混合物。

5.根据权利要求4的基于膜的加热装置，其中所述覆盖层包封至少所述基膜、所述第一层压板粘合剂层、所述第一层压板金属箔、所述第二层压板粘合剂层和所述第二层压板金属箔。

6.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中至少70摩尔％的所述基膜芳族聚酰亚胺衍生自均苯四甲酸二酐和4,4’-二氨基二苯醚。

7.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺还衍生自1至30摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、以及它们的任何组合。

8.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺还衍生自1至30摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、以及它们的任何组合。

9.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和所述第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺还衍生自1至30摩尔％的非芳族二胺，所述非芳族二胺选自：脂族二胺、脂环族二胺、以及它们的任何组合。

10.根据权利要求9的基于膜的加热装置，其中所述脂族二胺为1,6-己二胺。

11.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第一层压板粘合剂层导电填料和所述第二层压板粘合剂层导电填料是相同的。

12.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述基膜导电填料、所述第一层压板粘合剂层导电填料和所述第二层压板粘合剂层导电填料是相同的。

13.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述基膜导电填料、所述第一层压板粘合剂层导电填料和所述第二层压板粘合剂层导电填料各自包含炭黑。

14.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第一层压板金属箔和所述第二层压板金属箔是相同的。

15.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第一层压板金属箔和所述第二层压板金属箔包含铜。

16.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述基膜包含1至15重量％的非导电填料。

17.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第一层压板粘合剂层、所述第二层压板粘合剂层、或所述第一层压板粘合剂层和所述第二层压板粘合剂层二者包含1至15重量％的非导电填料。

18.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和所述第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺部分地衍生自4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐和1,3-双（4-氨基苯氧基）苯。

19.根据权利要求1的基于膜的加热装置，其中所述第一层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺和所述第二层压板粘合剂层热塑性聚酰亚胺各自衍生自4,4’-氧双邻苯二甲酸酐、均苯四甲酸二酐、1,3-双（4-氨基苯氧基）苯和1,6-己二胺。