CN109257839B - 一种电热膜、其制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电热膜、其制备方法及应用，属于电热膜技术领域。电热膜包括第一保护层、发热层和第二保护层，发热层夹于第一保护层和第二保护层之间，第一保护层和第二保护层均由预拉伸薄膜制成。电热膜的制备方法，在发热层的两面复合由预拉伸薄膜制成的第一保护层和第二保护层。此制备方法制得的电热膜受热，第一保护层和第二保护层能够发生三维曲面上的变形，能够更加贴合待加热的物品进行使用，加热效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及电热膜技术领域，具体而言，涉及一种电热膜、其制备方法及应用。
背景技术
目前的电热膜是在PET等树脂薄膜表面进行导电浆料的涂布，干燥成型后在导电膜两侧加上电极制备得到的电加热膜。其结构从上至下主要有三层：PET保护膜、发热层、PET保护膜。由于其具有一定的柔软性，可进行弯曲，因此常用于地暖、加热壁画、加热写字垫、可穿戴服装等平面或二维曲面加热场合。
现有技术的电热膜是只能弯曲，不能发生异型形变的。也就是现有的电热膜只能够发生二维平面上的变形，不能够进行三维曲面上的非平面的形变或其尺寸的拉伸或收缩的形变。PET保护膜在温度为180℃左右软化，发热层的树脂发生显著的老化现象，使内部发热层处于无粘流状态，导致PET保护膜剥离，产生明显缺陷。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种电热膜，第一保护层和第二保护层由预拉伸薄膜制成，制得的电热膜能够发生三维曲面上的变形，能够更加贴合待加热的物品进行使用，加热效果更好。
本发明的第二目的在于提供一种电热膜的制备方法，复合后的电热膜能够发生三维曲面上的变形，能够更加贴合待加热的物品进行使用，加热效果更好。
本发明的第三目的在于提供一种电热膜的应用，应用于对异型物品加热或防冻，贴合异型物品进行使用，加热效果更好。
基于上述第一目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种电热膜，包括第一保护层、发热层和第二保护层，发热层夹于第一保护层和第二保护层之间，第一保护层和第二保护层均由预拉伸薄膜制成。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述预拉伸薄膜在70-150℃的条件下产生异型形变；
可选地，上述预拉伸薄膜的收缩率为5%-70%。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述预拉伸薄膜选自POFC薄膜、PE薄膜、PVC薄膜、PET薄膜、PVDC薄膜、EVA薄膜、PP薄膜、POF薄膜和OPS薄膜的一种或者几种的组合。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述发热层由导电油墨制成，导电油墨包括低温软化树脂和导电填料，其中，低温软化树脂的软化温度为70-150℃。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述低温软化树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、纤维素类树脂和聚酰胺树脂中的一种或多种。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述导电填料包括石墨、炭黑、碳纳米管、碳纤维、碳晶、石墨烯和富勒烯的一种或多种。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述电热膜还包括汇流条，发热层的表面形成汇流条，汇流条夹于第一保护层和第二保护层之间，其中，汇流条由金属浆料制成；
可选地，金属浆料的粘结剂为低温软化树脂，低温软化树脂的软化温度为70-150℃。
基于上述第二目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种上述电热膜的制备方法，在发热层的两面复合由预拉伸薄膜制成的第一保护层和第二保护层。
进一步地，本发明的另一实施例中，上述复合的温度低于预拉伸薄膜的异型形变温度。
基于上述第三目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种电热膜的应用，上述电热膜应用于对异型物品加热或防冻。
与现有技术相比，本发明的实施例提供的电热膜的有益效果包括：将电热膜包覆在异型待加热物品外，电热膜受热温度升高发生热收缩效应，发生较强的异型变形，能够与待加热物品的表面贴合，加热效果更好，且电热膜在加热的过程中第一保护层、发热层和第二保护层之间不会发生剥离现象，安全可靠。
本发明的实施例提供的电热膜的制备方法的有益效果包括：通过复合的方式在发热层的两面复合由预拉伸薄膜制成的第一保护层和第二保护层，使得到的电热膜在受热后能够发生异型变形，与待加热物品的表面贴合，加热效果更好，且得到的电热膜在加热的过程中不会发生剥离现象。
本发明的实施例提供的电热膜的应用的有益效果包括：应用于对异型物品加热或防冻，例如：管道加热、异形容器加热，接头防冻、阀门处防冻等。与异型物品的表面贴合，加热效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本发明的保护范围。
图1为本发明提供的电热膜的剖面示意图；
图2为本发明提供的电热膜的第一种异型变形后的剖面示意图；
图3为本发明提供的电热膜的第二种异型变形后的剖面示意图；
图标：110-第一保护层；120-发热层；130-第二保护层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的电热膜、其制备方法及应用进行具体说明。
请参阅图1，电热膜包括第一保护层110、第二保护层130、发热层120和两个汇流条。通过两个汇流条连接电源，从而对电热膜通电，使电热膜发热。
第一保护层110和第二保护层130分别设置在发热层120的两面，使发热层120夹于第一保护层110和第二保护层130之间，相应地，两个汇流条也夹于第一保护层110和第二保护层130之间。
第一保护层110和第二保护层130均由预拉伸薄膜制成，预拉伸薄膜在70-150℃的条件下产生异型形变。
其中，预拉伸薄膜也可以是热收缩薄膜。在生产薄膜的过程中，塑料受热熔融，其大分子间的作用力减弱，大分子成无序排列，即使在薄膜冷却后，只要其温度低于软化点时，大分子仍是无规则状态。若将其再加热至高聚物的高弹态温度时，对薄膜进行拉伸，大分子链就会沿外力作用方向(拉伸方向)，进行有规则的定向排列。这时，对薄膜进行冷却，分子链段的定向就被冻结起来。当重新对薄膜进行加热时，由于分子链段的活动，高聚物有一种恢复其拉伸前尺寸的趋势(记忆功能)，被拉伸定向的薄膜产生应力松弛，已定向的薄膜发生解取向，薄膜就沿原来拉伸方向，收缩恢复到初始尺寸，这就是薄膜的热收缩性。我们将具有这种热收缩性的薄膜叫做热收缩膜，也可称为预拉伸膜。
所以，请参阅图2和图3，使用在70-150℃的条件下产生异型形变的预拉伸薄膜制成第一保护层110和第二保护层130，在电热膜包覆在异型物品上后，控制电热膜温度至70-150℃，电热膜在形变/收缩的同时完全贴合在异型物品的表面，使其加热效果更好，且冷却后与异型物品的表面紧密贴合的加热膜。
其中，异型物品主要是指非平面物品，一般可以是柱型物品，方型物品，球型物品，螺旋物品或者其他复杂曲面物品等。例如：弯头、接头、阀门、管道、异型容器等等。
可选地，预拉伸薄膜在80-120℃的条件下产生异型形变，进一步地，预拉伸薄膜在80-100℃的条件下产生异型形变。
预拉伸薄膜的收缩率为5%-70%，可选地，预拉伸薄膜的收缩率为5%-30%，进一步地，预拉伸薄膜的收缩率为5%-20%，进一步地，预拉伸薄膜的收缩率为5%-10%，以便电热膜加热以后对异型物品进行贴合和包覆。
预拉伸薄膜选自POFC薄膜、PE薄膜、PVC薄膜、PET薄膜、PVDC薄膜、EVA薄膜、PP薄膜、POF薄膜和OPS薄膜的一种或者几种的组合，且每种薄膜的异型变形温度都为70-150℃。
其中，POFC薄膜的热收缩性能好，能够对形状结构较为复杂的异型物品进行加热，比如：螺旋物品。PET薄膜主要是在温度为80-95℃的条件下产品异型形变，适合低温加热的异型物品。
在电热膜多次加热变形以后或者第一保护层110和第二保护层130的收缩率大于10%的时候，发热层120与第一保护层110和第二保护层130之间会出现裂缝、断层或剥离等现象。
为了避免上述现象的发生，使发热层120能够根据第一保护层110和第二保护层130的形状做相应的调整，发热层120由导电油墨制成，导电油墨包括低温软化树脂和导电填料，其中，低温软化树脂的软化温度为80-120℃。
在电热膜发热至温度为70-150℃时，第一保护层110和第二保护层130发生热收缩，发热层120软化，具有一定的流动性，在第一保护层110和第二保护层130发生热收缩和异型形变时，发热层120会发生微流动效应，随着第一保护层110和第二保护层130的变形而自行调整，使发热层120与第一保护层110和第二保护层130之间无间隙，避免出现裂缝、断层、剥离等现象。
其中，低温软化树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、纤维素类树脂和聚酰胺树脂中的一种或多种，且每种树脂的软化温度均为70-150℃。可选地，低温软化树脂的软化温度为80-120℃，进一步地，低温软化树脂的软化温度为80-100℃。导电填料包括石墨、炭黑、碳纳米管、碳纤维、碳晶、石墨烯和富勒烯的一种或多种。
发热层120的表面形成汇流条，汇流条分别设置于发热层120的两端，汇流条夹于第一保护层110和第二保护层130之间，其中，汇流条由金属浆料制成。在发热层120的表面涂覆金属浆料得到汇流条，金属浆料包括金属粉、粘结剂和有机载体，其中，金属粉和有机载体的成分与现有技术一致，金属浆料的粘结剂为低温软化树脂，低温软化树脂的软化温度为70-150℃。
使用低温软化树脂作为金属浆料的粘结剂，第一保护层110和第二保护层130发生热收缩，汇流条软化，具有一定的流动性，在第一保护层110和第二保护层130发生热收缩和异型形变时，汇流条会发生微流动效应，随着第一保护层110和第二保护层130的变形而自行调整，使汇流条与第一保护层110和第二保护层130之间无间隙，汇流条与发热层120之间无间隙，避免出现裂缝、断层、剥离等现象。
此低温软化树脂与发热层120的低温软化树脂一致，在此不做过多赘述。
电热膜的制备方法，包括如下步骤：
（1）、使用导电油墨在基材的表面成膜制得发热层120。使用由低温软化树脂和导电填料构成的导电油墨在基材的表面成膜制得发热层120。基材为薄膜、板材、织物中的一种或多种的组合。基材也可以是第一保护层110或者第二保护层130或者其他成膜的基材。
可选地，使用导电油墨在基材的表面一次成膜制得发热层120。成膜可以通过印刷、涂布、喷涂的一种或几种来进行，在基材的表面印刷、涂布、喷涂导电油墨制得发热层120。
（2）、在发热层的表面涂覆金属浆料，形成汇流条。
（3）、在发热层120的两面复合由预拉伸薄膜制成的第一保护层110和第二保护层130得到电热膜，使发热层120夹于第一保护层110和第二保护层130之间。
本实施例中，在复合第一保护层110和第二保护层130的时候采用热压复合或者冷压复合，复合的温度低于预拉伸薄膜的异型形变温度，避免复合的过程中第一保护层110和第二保护层130发生热收缩。
复合的压力为0.2-30MPa，进一步地，复合的压力为0.2-20MPa，复合的压力为0.5-10MPa，复合的压力为0.5-5MPa，能够在复合压力的作用下使软化的树脂流动，从而填满发热层120与第一保护层110和第二保护层130之间的间隙，从而使电热膜的发热更加稳定，且能够延长电热膜的使用寿命。
上述电热膜应用于对异型物品加热或防冻，例如：管道加热、异形容器加热，接头防冻、阀门处防冻等。与异型物品的表面贴合，加热效果更好，且电热膜的内部层与层之间的结构不会发生裂缝、断层、剥离等现象。
实施例1
使用含有软化温度为70-100℃（例如：70℃、90℃或100℃）的环氧树脂的导电油墨为原料，其中，环氧树脂占不挥发组分的质量百分数为40%。使用在温度为70-100℃（例如：70℃、90℃或100℃）的条件下产生异型变形的POFC薄膜作为第一保护层110和第二保护层130。
采用柱形涂布辊在POFC薄膜涂布导电油墨，干燥后形成发热层120。在发热层120的表面使用金属浆料形成汇流条，发热层120的两面热压复合POFC薄膜，热压复合后，完成电热膜产品的制作。其中，热压复合的温度为60℃，压力为0.2Mpa。
将电热膜包覆在弯头的表面，经观察，电热膜受热以后，收缩率达到20%，完全贴合在弯头的表面，加热效果好，且电热膜的层与层之间未发生裂缝、断层和剥离。
实施例2
使用在温度为100-120℃（例如：100℃、110℃或120℃）的条件下产生异型变形的PET薄膜作为第一保护层110和第二保护层130。
采用柱形涂布辊在PET薄膜涂布普通导电油墨，干燥后形成发热层120。在发热层120的表面使用金属浆料形成汇流条，发热层120的两面冷压复合PET薄膜，冷压复合后，完成电热膜产品的制作。其中，冷压复合的压力为0.8Mpa。
将电热膜包覆在阀门的表面，经观察，电热膜受热以后，收缩率达到15%，完全贴合在阀门的表面，加热效果好，但电热膜的层与层之间发生裂缝、断层和剥离。
实施例3
使用含有软化温度为100-120℃（例如：100℃、110℃或120℃）的酚醛树脂的导电油墨为原料，其中，酚醛树脂占不挥发组分的质量百分数为50%。使用在温度为100-120℃（例如：100℃、110℃或120℃）的条件下产生异型变形的PET薄膜作为第一保护层110和第二保护层130。
采用柱形涂布辊在PET薄膜涂布上述导电油墨，干燥后形成发热层120。在发热层120的表面使用金属浆料形成汇流条，发热层120的两面冷压复合PET薄膜，冷压复合后，完成电热膜产品的制作。其中，冷压复合的压力为0.8Mpa。
将电热膜包覆在阀门的表面，经观察，电热膜受热以后，收缩率达到15%，完全贴合在阀门的表面，加热效果好，且电热膜的层与层之间未发生裂缝、断层和剥离。
实施例4
使用在温度为120-150℃（例如：120℃、130℃或150℃）的条件下产生异型变形的PET薄膜作为第一保护层110和第二保护层130。
采用柱形涂布辊在PET薄膜涂布普通导电油墨，干燥后形成发热层120。在发热层120的表面使用金属浆料形成汇流条，发热层120的两面冷压复合PET薄膜，冷压复合后，完成电热膜产品的制作。其中，冷压复合的压力为0.8Mpa。
将电热膜包覆在管道的表面，经观察，电热膜受热以后，收缩率达到5%，完全贴合在管道的表面，保温效果好，且电热膜的层与层之间未发生裂缝、断层和剥离。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.一种电热膜，其特征在于，包括第一保护层、发热层、第二保护层及汇流条，所述发热层夹于所述第一保护层和所述第二保护层之间，所述第一保护层和所述第二保护层均由预拉伸薄膜制成，所述预拉伸薄膜的收缩率为5%-70%，所述预拉伸薄膜在70-150℃的条件下产生异型形变；
所述发热层由导电油墨制成，所述导电油墨包括低温软化树脂和导电填料；
所述发热层的表面形成所述汇流条，所述汇流条夹于所述第一保护层和所述第二保护层之间，其中，所述汇流条由金属浆料制成，所述金属浆料的粘结剂为所述低温软化树脂；
所述低温软化树脂的软化温度为70-150℃，所述低温软化树脂包括环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂、乙烯基树脂、纤维素类树脂和聚酰胺树脂中的一种或多种；在热压复合所述第一保护层和所述第二保护层时，所述低温软化树脂在所述热压复合的作用下能够流动，所述热压复合的温度低于所述预拉伸薄膜的异型形变温度；所述热压复合的压力为0.2-30MPa。
2.根据权利要求1所述的电热膜，其特征在于，所述预拉伸薄膜选自POFC薄膜、PE薄膜、PVC薄膜、PET薄膜、PVDC薄膜、EVA薄膜、PP薄膜、POF薄膜和OPS薄膜的一种或者几种的组合。
3.根据权利要求1所述的电热膜，其特征在于，所述导电填料包括石墨、炭黑、碳纳米管、碳纤维、碳晶、石墨烯和富勒烯的一种或多种。
4.一种权利要求1-3任一项所述的电热膜的制备方法，其特征在于，在所述发热层的两面复合由预拉伸薄膜制成的第一保护层和第二保护层。
5.一种权利要求1-3任一项所述的电热膜的应用，其特征在于，所述电热膜应用于对异型物品加热或防冻。
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