CN113436787B - 一种热敏性导电膜及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热敏性导电膜及其制备方法和用途。本发明的热敏性导电膜包括塑料薄膜和导电涂层，按重量份计，所述导电涂层包含如下组分：树脂100份、导电粉30～40份、膨胀微珠30～40份、溶剂50份。本发明的热敏性导电膜，导电性优良，热敏性优异，相对低的温度65℃下，很短的时间46～56s内，就可实现涂层自身阻断导电连接的过程，避免了电路短路引起的火灾。

Description

一种热敏性导电膜及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于导电膜技术领域，涉及一种导电膜及其制备方法和用途，尤其涉及一种热敏性导电膜及其制备方法和用途。

背景技术

导电材料因具有传导电流和排除积累静电荷的功能，同时其应用施工方便、应用范围广、生产设备简单，在电子电器、通信、汽车、航天及建筑等诸多领域有非常广阔的应用前景，备受业界的青睐。

一般，大部分聚合物属于绝缘材料。若要赋予聚合物导电功能，需要在其体系中添加导电粉体，才能制备出导电材料。所以，常规的导电膜是一种掺杂了导电粉体的聚合物基薄膜。这种导电膜虽然能够导电，但是，在电路过载或高温情形下，自身无法切断导电连接，极有可能发生短路，从而导致火灾。

CN108864839A公开了一种膨胀石墨阻燃灭火材料及其制作方法，包括以下重量份的组分：有机树脂5-40份、膨胀石墨粉0.5-30份、导热导电粉体10-80份、偶联剂1-10份、固化剂0.5-5份及助剂0.5-5份。该发明利用膨胀石墨在高温下受热可迅速膨胀，膨胀倍数可达到数十倍及上千倍，膨胀后石墨的表观容积可达到250ml以上，在内部形成大量独特的网络状微孔结构，将其与有机树脂如硅树脂进行复合，经过一定温度条件，形成具有阻燃自灭火性能的片材、卷材或不规则异型构件。

CN107118416A公开了一种聚乳酸复合材料配方，由以下按照重量份数的原料组成：所述聚乳酸10-40份，聚丁二酸丁二醇酯5-35份，可膨胀石墨4-16份，纳米铁酸盐8-24份，聚乙烯10-50份，马来酸酐3-21份，聚醋酸乙烯酯树脂5-35份，醋酸丙酸纤维素6-24份，改性碳纳米管导电粉末6-18份，抗氧剂2-18份，润滑剂1-11份，偶联剂3-21份，填充剂4-16份，增韧剂6-14份，冲击改质剂2-12份。该发明的聚乳酸复合材料具有性能稳定、可自我降解以及环保性能好等优点。

上述材料虽然具有导电性能，但是很难达到在相对较低的温度下，短时间内就能实现自身阻断导电连接避免火灾的效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热敏性导电膜及其制备方法和用途，本发明的热敏性导电膜，导电性优良，热敏性优异，相对低的温度65℃下，很短的时间46～56s内，就可实现涂层自身阻断导电连接的过程，避免了电路短路引起的火灾。

本发明的目的之一在于提供一种热敏性导电膜，为达此目的，本发明采用以下技术方案：

热敏性导电膜包括塑料薄膜和导电涂层，按重量份计，所述导电涂层包含如下组分：

本发明的热敏性导电膜与常规导电材料相比，同样具有导电导通性，而且本发明的热敏性导电膜对热量比较敏感，在相对低的温度65℃下，很短的时间46～56s内，涂层中的膨胀微珠发生体积膨胀，将涂层中的导电网络隔断，从而实现导电涂层快速自身阻断导电连接的过程，避免了常规产品在过载或高温情形中，持续性导电短路引起的火灾的发生。

具体的，热敏性导电膜包括塑料薄膜和导电涂层，按重量份计，所述导电涂层包含如下组分：

树脂的重量份为100份。

导电粉的重量份为30～40份，例如为30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份等。

膨胀微珠的重量份为30～40份，例如为30份、31份、32份、33份、34份、35份、36份、37份、38份、39份或40份等。

溶剂的重量份为50份。

本发明中，所述膨胀微珠为膨胀温度70～75℃的粉体，例如膨胀温度为70℃、71℃、72℃、73℃、74℃或75℃的粉体。

本发明中，所述树脂为聚氨酯、聚酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯共聚物、过氯乙烯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚砜中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明中，所述导电粉为金、银、镍、铜、铝、不锈钢、银包铜、银包铝、银包镍、掺杂氧化锡、氧化锌、碳纳米管、炭黑、石墨和碳纤维中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明中，所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、环己酮、环己烷、正己烷、正丁醇、异丙醇和乙二醇中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明中，所述塑料薄膜为PET、PVC、PP、PE、PVA、PA和PS中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明中，所述导电涂层的厚度为30～100微米，例如厚度为30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米或100微米等。

本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的热敏性导电膜的制备方法，包括如下步骤：

1)按配比称取树脂、导电粉、膨胀微珠和溶剂；

2)将树脂溶解在溶剂中，加入导电粉和膨胀微珠，搅拌混合得到混合液；

3)将步骤2)得到的所述混合液涂布于塑料薄膜，烘干，得到所述热敏性导电膜。

步骤3)中，所述烘干的温度为70～80℃，例如烘干的温度为70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃或80℃等。

本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的热敏性导电膜的用途，将所述热敏性导电膜用于电力、电子、电器、信息、汽车、航天、仪表仪器、建筑等行业的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的热敏性导电膜，质软，服贴性较好，加工性好，不仅在正常应用环境中能够导电，而且在65℃的低的温度下，46～56s的时间内，涂层中的膨胀微珠发生体积膨胀，将涂层中的导电网络隔断，从而实现导电涂层自身阻断导电连接的过程，避免了在电路过载或高温情形中，短路引起的火灾。

本发明的热敏性导电膜的制备方法，简单易行，制得的热敏性导电膜可用于电力、电子、电器、信息、汽车、航天、仪表仪器、建筑等行业的应用。

附图说明

图1为本发明的热敏性导电膜的结构示意图；

附图标记如下：

1-塑料薄膜；2-导电涂层。

具体实施方式

下面结合附图1，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。

如图1所示，本发明的热敏性导电膜包括塑料薄膜1和导电涂层2，按重量份计，所述导电涂层包含如下组分：

制备方法包括如下步骤：

1)按配比称取树脂、导电粉、膨胀微珠和溶剂；

2)将树脂溶解在溶剂中，加入导电粉和膨胀微珠，搅拌混合得到混合液；

3)将步骤2)得到的所述混合液涂布于塑料薄膜，烘干，得到热敏性导电膜。其中，膨胀温度为70～75℃膨胀微珠，(松本油脂的F-30系列产品)，可市售获得，导电涂层的厚度为40微米。

实施例1-7与对比例1-8的导电膜的具体组成和配比如表1所示。

表1

将实施例1-7与对比例1-8所得的材料进行性能测试，测试结果如表2所示。

其中，拉伸强度的测试标准参照ASTM D882进行，加热前导通性、加热后导通性、热敏时间的判断方法如下：

加热前导通性的判断方法：

在12V开关电源的电路中，将电路中的导电探头夹持在产品的两端，电路通电后，查看电路中的指示灯是否亮起(指示灯亮起表明产品能够传导电流，具有导通性)。

加热后导通性的判断方法：

先将产品置于65℃的加热板上，受热一段时间后取出，然后在12V开关电源的电路中，将电路中的导电探头夹持在产品的两端，电路通电后，查看电路中的指示灯是否亮起。

热敏时间：

以产品置于65℃的加热板上为开始时间，直至产品受热不能导电为结束时间，结束时间减去开始时间即得热敏时间。

表2

从表2可知，本发明的实施例1-7，在加热前均能导通电流，经过65℃的加热后，涂层在短时间内就不能导电导通了，这是因为涂层的导电性源于导电粉体在涂层中形成的导电网络，当涂层受热后，涂层中的膨胀微珠发生体积膨胀，将涂层中的导电网络隔断，从而实现导电涂层自身阻断导电连接的过程。

对比例1当导电涂层中无膨胀微珠时，与实施例1相比，对比例1是一款常规产品，当中的导电粉使得导电涂层导电导通，且加热后还具有导通性，这些是常规产品的特性，若持续传导电流，易发生短路，有较大的火灾风险。

对比例2当导电涂层中只有膨胀微珠时，涂层不具有导电导通性，不能作为导电膜使用。

对比例3当导电涂层中导电粉和膨胀微珠的含量均较低时，涂层在加热前就无法导通电流，也不能作为导电膜使用。

对比例4当导电涂层中导电粉含量太低时，涂层不具有导电导通性，不能作为导电膜使用。

对比例5当导电涂层中导电粉含量太高时，涂层中的膨胀微珠占比小，在加热后不能有效地阻断导电网络，所以涂层在加热前后均具有导电导通性。

对比例6当导电涂层中膨胀微珠含量太低时，同理，涂层中的膨胀微珠占比小，在加热后不能有效地阻断导电网络，所以涂层在加热前后均具有导电导通性。

对比例7当导电涂层中膨胀微珠含量太高时，涂层不具有导电导通性，不能作为导电膜使用。

对比例8当导电涂层中膨胀微珠的膨胀温度较高时，虽然涂层在加热前可以导通电流，但经过65℃的加热，涂层的导电性变化不明显，所以加热后的涂层还具有导电导通性，这与对比例1的情况相似，均存在火灾的风险。

由此可见，本发明的导电膜与常规导电材料相比，同样具有导电导通性，而且本发明的导电膜对热量比较敏感，在65℃的低温下，46～56s的时间内，涂层中的膨胀微珠发生体积膨胀，将涂层中的导电网络隔断，从而实现导电涂层自身阻断导电连接的过程，避免了常规产品在过载或高温情形中，持续性导电短路，引起火灾的发生。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种热敏性导电膜，其特征在于，所述热敏性导电膜包括塑料薄膜和导电涂层，按重量份计，所述导电涂层包含如下组分：

所述膨胀微珠为膨胀温度70～75℃的粉体；

所述导电粉为金、银、镍、铜、铝、不锈钢、银包铜、银包铝、银包镍、掺杂氧化锡、氧化锌、碳纳米管、炭黑、石墨和碳纤维中的任意一种或至少两种的混合物。

2.根据权利要求1所述的热敏性导电膜，其特征在于，所述树脂为聚氨酯、聚酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯醇、乙烯-乙酸乙烯共聚物、过氯乙烯树脂、氯乙烯-乙酸乙烯共聚物树脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚砜中的任意一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求1所述的热敏性导电膜，其特征在于，所述溶剂为苯、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、环己酮、环己烷、正己烷、正丁醇、异丙醇和乙二醇中的任意一种或至少两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的热敏性导电膜，其特征在于，所述塑料薄膜为PET、PVC、PP、PE、PVA、PA和PS中的任意一种或至少两种的混合物。

5.根据权利要求1所述的热敏性导电膜，其特征在于，所述导电涂层的厚度为30～100微米。

6.根据权利要求1-5之一所述的热敏性导电膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

1)按配比称取树脂、导电粉、膨胀微珠和溶剂；

2)将树脂溶解在溶剂中，加入导电粉和膨胀微珠，搅拌混合得到混合液；

3)将步骤2)得到的所述混合液涂布于塑料薄膜，烘干，得到所述热敏性导电膜。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述烘干的温度为70～80℃。

8.一种如权利要求1-5之一所述的热敏性导电膜的用途，其特征在于，将所述热敏性导电膜用于电力、电子、电器、汽车、航天、建筑行业的应用。

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