CN107493612A - 柔性纳米碳复合材料高温电发热膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柔性纳米碳复合材料高温电发热膜及其制备方法，该高温电发热膜是由电发热膜桨料和玻璃纤维布组成，其特征是：电发热膜桨料是由固体材料和溶剂按质量百分比20‑40%:80‑60%组成，其中，固体材料是由50nm粒径以内的石墨、炭黑、银、氧化锌和稀土材料按质量比5:2:1:2:0.5组成，溶剂包括二甲苯、二甲基酰胺、聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液，按质量配比是1:4:1:4。本发明在原材料上解决了耐高温、阻燃、膜层附着力差等难题。本发明的电发热膜在高温（400℃）温度均匀性好、加热效率高、性能和稳定好。
Description
技术领域
本发明涉及一种发热膜，特别涉及一种柔性纳米碳复合材料高温电发热膜及其制备方法。属于复合材料领域。
背景技术
纳米复合材料的应用是21世纪的主导高新技术，洁净、环保高效电发热材料是共同追求的目标。微电热材料使对流型电热装置增加了电热与空气的热交换率，使辐射热型电热装置升温快，升温同步性精度高，增加了热工艺环境有效空间而扩大了工作效率。综合利用微电热新材料的优势结合机械设备结构改进，在面广量大的电热机械领域和家用电器具领域中创造节点奇迹，造福社会。本材料的发明就是利用纳米材料的特性，成膜型面状发热源热转换效率高，微电热集波特性达到高效节能。
发明内容
本发明的目的是：提供一种柔性纳米碳复合材料高温电发热膜及其制备方法，本发明在原材料上解决了耐高温、阻燃、膜层附着力差等难题。本发明的电发热膜在高温（400℃）温度均匀性好、加热效率高、性能和稳定好。
本发明的技术方案：柔性纳米碳复合材料高温电发热膜，是由电发热膜桨料和玻璃纤维布组成，其特征是：电发热膜桨料是由固体材料和溶剂按质量百分比20-40%:60-80%组成，其中，固体材料是由50nm粒径以内的石墨、炭黑、银、氧化锌和稀土材料按质量比5:2:1:2:0.5组成，溶剂包括二甲苯、二甲基酰胺、聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液，按质量配比是1:4:1:4。
1）电热膜桨料的制备方法是：配方量的固体材料先与配方量溶剂中的二甲苯和二甲基酰胺经充分混合、研磨，再与配方量溶剂中的聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液充分混合研磨，使浆料粘度达到2000--10000Pa.s，即得电热膜桨料，其中，溶剂中的二甲苯、二甲基酰胺、聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液，按质量配比是1:4:1:4；2）将电热膜桨料经过涂布机涂在玻璃纤维布上，经加热烘干设备烘烤后使电热膜桨料浸入并固化在玻璃纤维布上形成电发热膜，烘烤过程中的温度是由100℃-300℃逐渐升高的；3）在电发热膜上植入电极，电极用铜箔或者用铝箔；4) 用覆膜机在电加热膜表面包裹绝缘膜，即可。
所述步骤1）中的固体材料先用包裹剂进行包裹。
所述步骤1）和步骤2）研磨时间是 3-8小时，研磨速度是 100-1000/分钟。
所述步骤2）中的涂布机采用的S棍和模头挤压涂布技术。
所述步骤2）中加热烘干设备的悬浮烘干机。
所述步骤2）中覆膜机采用软硬材料电热棍方式。
本发明的优点：
1、节能：纳米碳复合材料电发热膜充分利用纳米碳粉超强的导热性多元掺杂半导体和微量稀土元素构成的配方其电热转换效率高达99.%以上。
2．可靠：由于在制作涂布工艺过程中膜层表层形成一层氧化物与碳化物表层，该表层是由金属氧化物与碳化物混合而成的表层，达到间隙固溶体，所以健极牢固。另外，在高温固化中是在同一温度、同一时间内形成，弹性膜量、应力一致性较理想，因此该膜在高温状态下对膜起绝对保护作用，从而解决了功率漂移现象。
3.安全：纳米碳复合材料电发热膜为阻燃材质,耐压强度高，能承受工频交流1500V 1分钟无击穿闪烁现象，达到国标要求。绝缘电阻大于500兆欧姆以上，防潮性能佳，短时间浸泡在水中，电发热膜可正常工作 ，其材料DZR特性实现了无名火工作功能，使用更安全。
4．环保 ：由于膜性电阻直接将电能转换成热能，没有任何形成污染，不消耗氧气，不产生二氧化碳，质轻，不占用空间，无废气、废水、废物排放。
5．使用领域广阔、使用方便：因该材料生产工艺涂布成膜兼具（DZR)、集波功能、面电热源，中性热源技术特性，产品集高效节能、安全可靠，远红外发热波长2-18um，使有机物中氨基酸、活性酶不被破坏等特性从而使用在工业、农业、医疗、食品加工等有热源需求的合适工况环境设施中，使用效率高寿命长。因基材使用玻纤布属柔性材料具有不小于90度可弯曲性，使用中可根据需要变换形状，具有更便捷、多形状的工装需求。
6.更舒适且具用保健功能： 本发明可以大面积无遮挡远红外辐射供暖，其发热面积最大，室内温度更均匀，没有空气对流引起的室内灰尘搅动，空气更清新，不干燥，无闷热感，工作时有2—18um的红外发射波，（生命光波）能激活大分子蛋白酶合成，促进新陈代谢，具有保健功能。
下面通过实施例对本发明做进一步的说明，但不作为对本发明的限定。
具体实施方式
实施例1
柔性纳米碳复合材料高温电发热膜，是由电发热膜桨料和玻璃纤维布组成，其特征是：电发热膜桨料是由固体材料和溶剂按质量百分比20%:80%组成，其中，固体材料是由50nm粒径以内的石墨、炭黑、银、氧化锌和稀土材料按质量比5:2:1:2:0.5组成，溶剂包括二甲苯、二甲基酰胺、聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液，按质量配比是1:4:1:4。
实施例2
柔性纳米碳复合材料高温电发热膜，是由电发热膜桨料和玻璃纤维布组成，其特征是：电发热膜桨料是由固体材料和溶剂按质量百分比40%:60%组成，其中，固体材料是由50nm粒径以内的石墨、炭黑、银、氧化锌和稀土材料按质量比5:2:1:2:0.5组成，溶剂包括二甲苯、二甲基酰胺、聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液，按质量配比是1:4:1:4。
实施例3
柔性纳米碳复合材料高温电发热膜，是由电发热膜桨料和玻璃纤维布组成，其特征是：电发热膜桨料是由固体材料和溶剂按质量百分比30%:70%组成，其中，固体材料是由50nm粒径以内的石墨、炭黑、银、氧化锌和稀土材料按质量比5:2:1:2:0.5组成，溶剂包括二甲苯、二甲基酰胺、聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液，按质量配比是1:4:1:4。
实施例4
柔性纳米碳复合材料高温电发热膜的制备方法的具体步骤如下：
1）电热膜桨料的制备方法是：20kg的固体材料先与8kg的二甲苯和32kg的二甲基酰胺经充分混合、研磨，再与8kg的聚酰胺脂和32kg的聚酰亚胺高分子溶液充分混合研磨，使浆料粘度达到2000--10000Pa.s，即得电热膜桨料；2）将电热膜桨料经过涂布机涂在玻璃纤维布上，经加热烘干设备烘烤后使电热膜桨料浸入并固化在玻璃纤维布上形成电发热膜，烘烤过程中的温度是由100℃-300℃逐渐升高的；3）在电发热膜上植入电极，电极用铜箔或者用铝箔；4) 用覆膜机在电加热膜表面包裹绝缘膜，即可。
所述的固体材料是由50nm粒径以内的石墨、炭黑、银、氧化锌和稀土材料按质量比5:2:1:2:0.5组成。
所述步骤1）中的固体材料先用包裹剂进行包裹。先采用包裹剂进行包裹避免抱团。
所述步骤1）和步骤2）研磨时间是 3-8小时，研磨速度是 100-1000/分钟。
所述步骤2）中的涂布机采用的S棍和模头挤压涂布技术。解决了成膜方阻不均匀的和阻值大小的问题。
所述步骤2）中加热烘干设备的悬浮烘干机。解决了在烘干工艺中膜损伤的问题。
所述步骤2）中覆膜机采用软硬材料电热棍方式。解决了绝缘材料粘接出现气泡的问题。
本发明在原材料上解决了耐高温、阻燃、膜层附着力差等难题。使用理化性能优异的材料，电发热材料发热温度达到400度。本发明的方法解决了复合材料的混合中难分散，易团聚，不相容成膜不均匀等系列难题。
实施例5
与实施例4基本相同，不同的是：步骤1）中40kg的固体材料先与6kg的二甲苯和24kg的二甲基酰胺经充分混合、研磨，再与6kg的聚酰胺脂和24kg的聚酰亚胺高分子溶液充分混合研磨，使浆料粘度达到2000--10000Pa.s，即得电热膜桨料；
实施例6
与实施例4基本相同，不同的是：步骤1）中30kg的固体材料先与7kg的二甲苯和28kg的二甲基酰胺经充分混合、研磨，再与7kg的聚酰胺脂和28kg的聚酰亚胺高分子溶液充分混合研磨，使浆料粘度达到2000--10000Pa.s，即得电热膜桨料。本实施例所采用的包裹剂为包裹剂TH50/TH560。
本发明与同类型产品性能比较见表1
目前国内外应用电热元件，一般分四种：1.电阻式电热元件，2.远红外电热元件，3.PTC陶瓷电热元件，4.半导体电热膜，表1中的序号与上述四种对应，序号5代表本发明实施例4的电发热膜。（本发明实施例5和6的效果同实施例4）
表1
从上述对比可以见转换效率高，寿命长。
本发明的方案使电发热膜在高温（400℃）温度均匀性好、加热效率高、性能和稳定好。
本实施例没有详细叙述的部件和个工艺属本行业的公知部件和常用手段，这里不一一叙述。
Claims (7)
1.柔性纳米碳复合材料高温电发热膜，是由电发热膜桨料和玻璃纤维布组成，其特征是：电发热膜桨料是由固体材料和溶剂按质量百分比20-40%:60-80%组成，其中，固体材料是由50nm粒径以内的石墨、炭黑、银、氧化锌和稀土材料按质量比5:2:1:2:0.5组成，溶剂包括二甲苯、二甲基酰胺、聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液，按质量配比是1:4:1:4。
2.根据权利要求1所述的柔性纳米碳复合材料高温电发热膜的制备方法，其特征是：1）电热膜桨料的制备方法是：配方量的固体材料先与配方量溶剂中的二甲苯和二甲基酰胺经充分混合、研磨，再与配方量溶剂中的聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液充分混合研磨，使浆料粘度达到2000--10000Pa.s，即得电热膜桨料，其中，溶剂中的二甲苯、二甲基酰胺、聚酰胺脂和聚酰亚胺高分子溶液，按质量配比是1:4:1:4；2）将电热膜桨料经过涂布机涂在玻璃纤维布上，经加热烘干设备烘烤后使电热膜桨料浸入并固化在玻璃纤维布上形成电发热膜，烘烤过程中的温度是由100℃-300℃逐渐升高的；3）在电发热膜上植入电极，电极用铜箔或者用铝箔；4) 用覆膜机在电加热膜表面包裹绝缘膜，即可。
3.根据权利要求2所述的柔性纳米碳复合材料高温电发热膜的制备方法，其特征是：所述步骤1）中的固体材料先用包裹剂进行包裹。
4.根据权利要求2所述的柔性纳米碳复合材料高温电发热膜的制备方法，其特征是：所述步骤1）和步骤2）研磨时间是 3-8小时，研磨速度是 100-1000/分钟。
5.根据权利要求2所述的柔性纳米碳复合材料高温电发热膜的制备方法，其特征是：所述步骤2）中的涂布机采用的S棍和模头挤压涂布技术。
6.根据权利要求2所述的柔性纳米碳复合材料高温电发热膜的制备方法，其特征是：所述步骤2）中加热烘干设备的悬浮烘干机。
7.根据权利要求2所述的柔性纳米碳复合材料高温电发热膜的制备方法，其特征是：所述步骤2）中覆膜机采用软硬材料电热棍方式。
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