CN108481852B - 一种红外电热膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种红外电热膜及其制备方法，其中，所述方法包括：对组成红外电热膜的材料分别进行红外频谱扫描，获取相应材料的红外发射光谱或红外吸收光谱，根据需求选择搭配不同的树脂、导电材料和红外辐射材料，可制备出红外辐射波长范围可控的红外电热膜；通过对第一基底或第二基底材料进行改性从而改进其红外透过性能，制备出红外波段范围符合使用场景需求的电热膜；本发明制备的红外电热膜无溶剂参与，既环保又保证了电热膜的使用安全。

Description

一种红外电热膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及电热膜领域，尤其涉及一种红外电热膜及其制备方法。
背景技术
红外电热膜因其具有能耗低，温度均匀，发热面积大以及红外辐射率高等优点，被广泛应用于工农业生产、医疗保健、车辆加温、甚至航空航天的加温领域。
对于300℃以内的低温红外电热膜，其传统的制备方法是将导电物质制作成油墨，而后采用印刷的方式来制备，油墨必然需要溶剂和大量的树脂，后续的工艺中，不可能完全将溶剂挥发完毕。这种方法制备出的电热膜红外辐射波段不可控，同时也会给电热膜带来使用方面的隐患，并且大量的树脂也很难制备出低电阻电热膜，给应用环境带来诸多限制。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种红外电热膜及其制备方法，旨在解决现有技术制备的红外电热薄膜的红外辐射波段不可控以及使用中存在安全隐患的问题。
本发明的技术方案如下：
一种红外电热膜的制备方法，其中，包括步骤：
按需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料；
先将所述树脂加热形成粘结剂，然后将所述导电材料和红外辐射材料分别与所述粘结剂混合并压延成型，制得导电膜层和红外膜层；
在第一基底表面依次贴合若干导电膜层、若干红外膜层和第二基底，经过热压密封成型，制得红外电热膜，所述第一基底与导电膜层接触的一面或/和所述第二基底与红外膜层接触的一面设置有至少两条导电条。
一种红外电热膜的制备方法，其中，包括步骤：
按需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料；
先将所述树脂加热形成粘结剂，然后将所述导电材料和红外辐射材料混合得到复合料，复合料与所述粘结剂混合并压延成型，制得复合膜层；
在第一基底表面依次贴合复合膜层和第二基底，经过热压密封成型，制得红外电热膜，所述第一基底与复合膜层接触的一面或/和第二基底与复合膜层接触的一面设置有至少两条导电条。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述步骤按需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料之前包括：在-40℃-300℃范围内对树脂、导电材料和红外发射材料进行红外频谱扫描，获取相应材料的红外发射光谱或红外吸收光谱。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，树脂为天然树脂、合成树脂和改性树脂中的一种或多种。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述导电材料为石墨、石墨烯、碳纤维、金属丝或粉末、氧化锌、氧化铟、氧化锡、无定型碳和植物烧结碳中的一种或多种。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述红外辐射材料为金属氧化物、氮化物、碳化物、二氧化硅、单质碳和云母粉中的一种或多种。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述第一基底和第二基底至少一种基底的材料为红外选择性透过材料。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述红外选择性透过材料包括红外选择性透过玻璃和改性红外选择性透过塑料膜。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述改性红外选择性透过塑料膜中的改性材料包括但不限于：改性聚碳酸酯，改性聚甲基丙烯酸甲酯，改性聚乙烯，改性聚丙烯，改性密胺和改性聚对苯二甲酸乙二酯一种或多种。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述导电膜层中，导电材料与粘结剂的质量比为1-5:1-4。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述红外膜层中，红外辐射材料与粘结剂的质量比为1-8:1-4。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述复合膜层中，复合料与粘结剂的质量比为1-8:1-4。
所述的红外电热膜的制备方法，其中，所述热压密封成型的温度为80-160℃，时间为5-60s。
一种红外电热薄膜，其中，采用上述任一所述的制备方法制备而成。
有益效果：采用本发明提供的方法所制备的红外电热膜相对于传统方法所制备的红外电热膜具有以下优点：
第一、本发明制备的红外电热膜无溶剂参与，既环保又保证了电热膜的使用安全；第二、通过对第一基底和第二基底材料进行改性从而改进其红外透过性能，制备出红外波段范围符合使用场景需求的电热膜；第三、通过对红外电热膜制备材料进行红外频谱扫描获取其红外发射光谱或吸收光谱，并选择搭配，制备出红外辐射频谱可控的红外电热膜。
附图说明
图1为本发明一种红外电热膜的制备方法较佳实施例的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种红外电热膜及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明一种红外电热膜的制备方法较佳实施例的流程图，如图所示，其中包括步骤：
S10、按需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料；
S20、先将所述树脂加热形成粘结剂，然后将所述导电材料和红外辐射材料分别与所述粘结剂混合并压延成型，制得导电膜层和红外膜层；
S30、在第一基底表面依次贴合若干导电膜层、若干红外膜层和第二基底，经过热压密封成型，制得红外电热膜，所述第一基底与导电膜层接触的一面或/和所述第二基底与红外膜层接触的一面设置有至少两条导电条。
具体来说，本发明在制备红外电热膜之前，需要对组成红外电热膜的材料分别进行红外频谱扫描，获取相应材料的红外发射光谱或红外吸收光谱；所述组成红外电热膜的材料包括树脂、导电材料和红外辐射材料。
优选地，所述树脂包括天然树脂、合成树脂和改性树脂等，但不限于此。示例性地，所述树脂可以为乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA树脂），EVA由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了高结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能，加热熔融后非常适合作为红外电热膜的粘结剂。
优选地，所述导电材料为石墨、石墨烯、碳纤维、金属丝或粉末、氧化锌、氧化铟、氧化锡、无定型碳和植物烧结碳中的一种或多种，但不限于此。
优选地，所述红外辐射材料为金属氧化物、氮化物、碳化物、二氧化硅、云母粉和单质碳的一种或多种，但不限于此。金属氧化物包括但不限于：氧化锌、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锰；氮化物包括但不限于：氮化镁、氮化铝、氮化钛；碳化物包括但不限于：碳化硼、碳化硅；单质碳可以是石墨、石墨烯、碳纤维、无定型碳、焦炭或植物烧结碳。
在一种实施方式中，在-40℃-300℃范围内对树脂、导电材料和红外发射材料进行红外频谱扫描，获取相应材料的红外发射光谱或红外吸收光谱，之后根据需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料。
本实施方式通过选择搭配不同的树脂、导电材料和红外辐射材料，可制备出预定红外辐射波长范围内的红外电热膜，不同辐射波长范围的红外电热膜可应用到不同的行业，这是现有不可调控的红外电热膜所不可比拟的。具体来说，本发明制备的红外电热膜可应用到农业生产的作物叶面红外照射与土壤中的红外辐射；医疗保健；烘干干燥；锂离子电池保温；航空航天仪器保温；军事装备的保温红外隐形等领域。
在所述步骤S20中，先将所述树脂加热形成粘结剂，然后将所述导电材料和红外辐射材料分别与所述粘结剂混合并压延成型，制得导电膜层和红外膜层。
优选地，将所述导电材料和粘结剂按照质量比为1-5:1-4的比例加热混合均匀，压延成1-50微米的薄膜后裁切成型，制得导电膜层；加热温度为120-160℃，所述导电膜层的尺寸优选为334×162mm。
优选地，将所述红外辐射材料与粘结剂的质量比为1-8:1-4的比例加热混合均匀，同样压延成1-50微米的薄膜后裁切成型，制得红外膜层；加热温度为120-160℃，所述红外膜层的尺寸优选为334×162mm。
在另一种实施方式中，将所述导电材料和红外辐射材料混合得到复合料，复合料与所述粘结剂共同加热混匀，压延成厚度为1-50微米的复合膜层。
进一步地，在所述步骤S30中，在第一基底表面依次贴合若干导电膜层、若干红外膜层和第二基底，经过热压密封成型，制得红外电热膜，所述第一基底与导电膜层接触的一面或/和所述第二基底与红外膜层接触的一面设置有至少两条导电条。
在另一种实施方式中，在第一基底表面依次贴合复合膜层和第二基底，经过热压密封成型，制得红外电热膜，所述第一基底与复合膜层接触的一面或/和所述第二基底与复合膜层接触的一面设置有至少两条导电条。
具体来说，所述第一基底和第二基底的材料为红外选择性透过材料，所述红外选择性透过材料包括但不限于红外选择性透过玻璃和改性红外选择性透过塑料膜。所述改性红外选择性透过塑料膜中的改性材料包括但不限于：改性聚碳酸酯，改性聚甲基丙烯酸甲酯，改性聚乙烯，改性聚丙烯，改性密胺和改性聚对苯二甲酸乙二酯一种或多种，但不限于此。本实施方式优选聚甲基丙烯酸甲酯红外改性滤光膜作为第一基底和第二基底，所述聚甲基丙烯酸甲酯红外改性滤光膜在8-16微米的红外波段透过率为90%。
在一种具体的实施方式中，将两片聚甲基丙烯酸甲酯红外改性滤光膜均裁切成350×180mm尺寸备用，在1片红外滤光膜表面350mm两边，距离边线8mm处，固定两条厚度0.1mm厚度，8mm宽度的铜箔作为导电条，导电条联接好导电导线即成第一基底，另外1片裁切后直接即成第二基底。
优选地，在第一基底固定有导电条的一面贴合若干导电膜层，在所述导电膜层表面贴合若干红外膜层，最后在所述红外膜层表面贴合第二基底，贴合完成后，进行热压密封成型，制得红外电热膜。
更优选地，所述热压密封成型的温度为130-160℃，时间为5-30s。
在另一种具体的实施方式中，在第一基底固定有导电条的一面直接贴合复合电热膜层，经过热压密封成型处理，也可制得红外电热膜。
基于上述方法，本发明还提供一种红外电热膜，采用上述任意一种制备方法制备得到。
下面通过具体实施例对本发明一种红外电热膜的制备方法做进一步的解释说明：
实施例
众所周知，6-14um波长范围内的红外线，对人体有诸多良好的医疗保健作用，被称为“生命射线”。人体长时间耐受温度在40摄氏度，贴近皮肤就按照这个设定温度。用于医疗保健的红外电热膜的制备方法具体包括：
1）、在40摄氏度条件下，扫描备选的电热膜制备材料，导电碳纤维在2.5~16um范围内，都有良好的红外发射率，尤其是6.2~14um较佳；导电石墨在2.5~16um范围内，都有良好的红外发射率，在2.5~8um范围内较佳，因此导电纤维与导电石墨既可以作为导电材料，又可以作为红外辐射材料；EVA热熔胶，红外吸收光谱扫描结果：6.75~6.92um有40%红外吸收率，3.30~3.5um波段的红外吸收率80~90%，其他波段红外吸收率均小于20%；扫描一种聚甲基丙烯酸甲酯红外改性滤光膜，特性：厚度0.2mm，黑色，8-16um红外波段90%透过率, 4-6.8um可见光5%透过率，6.8-8.0um红外波段40%透过率。以上备用材料，符合医疗保健红外电热膜的制备；
2）、将选用的聚甲基丙烯酸甲酯红外改性滤光膜2片，裁切成350×180mm尺寸备用，在1片基材表面350mm两边，距离边线8mm处，固定二条厚度0.1mm厚度，8mm宽度的铜箔作为导电条，导电条联接好导电导线即成基材A，另外1片裁切后直接即成基材B；
3）、将选用的导电碳纤维，导电石墨，EVA热熔胶在加热情况下混炼均匀，压延成厚度20微米的薄膜并裁切成334×162mm尺寸，得到复合电热膜层。加热温度可选120~160℃，导电碳纤维：导电石墨：EVA热熔胶=1-5:1-:8：1-4，导电碳纤维长度在500mm以内，导电石墨粒径在1-15微米；
4）、将复合电热膜层一片放置在基材A和基材B之间，热压密封成型，热压温度选定在130~160℃，时间5秒钟，即制得红外电热膜。本实例制备的电热膜，直流电阻10欧姆，采用12V的安全电压供电，功率在14.4W，耗电量很小。
通过实施例1制备的红外电热膜，由于红外辐射波长在8-16um范围内辐射率较高，因此在作为人体医疗保健功能的器件，具有良好的激发人体细胞活力，加快血液循环，提高细胞再生速度等有益作用，也可应用于蔬菜、花卉种植业，以其加快生长速度，且具有高效节能特点。
综上所述，采用本发明提供的方法所制备的红外电热膜相对于传统方法所制备的红外电热膜具有以下优点：第一、本发明制备的红外电热膜无溶剂参与，既环保又保证了电热膜的使用安全；第二、通过对第一基底和第二基底材料进行改性从而改进其红外透过性能，制备出红外波段范围符合使用场景需求的电热膜；第三、通过对红外电热膜材料进行红外频谱扫描获取其红外发射光谱或吸收光谱，通过选择搭配，制备出红外辐射频谱可控的红外电热膜。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种红外电热膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
按需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料；
先将所述树脂加热形成粘结剂，然后将所述导电材料和红外辐射材料分别与所述粘结剂混合并压延成型，制得导电膜层和红外膜层；
在第一基底表面依次贴合若干导电膜层、若干红外膜层和第二基底，经过热压密封成型，制得红外电热膜，所述第一基底与导电膜层接触的一面或/和所述第二基底与红外膜层接触的一面设置有至少两条导电条；
所述第一基底和第二基底的材料至少一种基底为红外选择性透过材料；
所述红外选择性透过材料为聚甲基丙烯酸甲酯红外改性滤光膜；
所述热压密封成型的温度为130-160℃，时间为5-30s；
所述树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；
所述步骤按需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料，之前包括：在-40℃-300℃范围内对树脂、导电材料和红外发射材料进行红外频谱扫描，获取相应材料的红外发射光谱或红外吸收光谱。
2.一种红外电热膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
按需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料；
先将所述树脂加热形成粘结剂，然后将所述导电材料和红外辐射材料混合得到复合料，复合料与所述粘结剂混合并压延成型，制得复合膜层；
在第一基底表面依次贴合复合膜层和第二基底，经过热压密封成型，制得红外电热膜，所述第一基底与复合膜层接触的一面或/和第二基底与复合膜层接触的一面设置有至少两条导电条；
所述第一基底和第二基底的材料为聚甲基丙烯酸甲酯红外改性滤光膜；
所述热压密封成型的温度为130-160℃，时间为5-30s；
所述树脂为乙烯-醋酸乙烯共聚物；
所述步骤按需求选择预定红外波长范围内的树脂、导电材料和红外辐射材料，之前包括：在-40℃-300℃范围内对树脂、导电材料和红外发射材料进行红外频谱扫描，获取相应材料的红外发射光谱或红外吸收光谱。
3.根据权利要求1-2任一所述的红外电热膜的制备方法，其特征在于，所述导电材料为石墨、石墨烯、碳纤维、金属丝或粉末、氧化锌、氧化铟、氧化锡、无定型碳和植物烧结碳中的一种或多种。
4.根据权利要求1-2任一所述的红外电热膜的制备方法，其特征在于，所述红外辐射材料为金属氧化物、氮化物、碳化物、二氧化硅、碳单质和云母粉中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的红外电热膜的制备方法，其特征在于，所述复合膜层中，复合料与粘结剂的质量比为1-8:1-4。
6.一种红外电热薄膜，其特征在于，采用权利要求1-5任一所述的制备方法制备而成。
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