CN113825262A - 一种低温环境下超薄低压电热膜材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电加热元件技术领域，公开了一种低温环境下超薄低压电热膜材料，包括以下原料：导电填料A、导电填料B，聚阴离子纤维素、阳离子聚丙烯酰胺、无机絮凝剂、无机水、绝缘性树脂、醋酸乙烯酯共聚物。本发明解决了现有的普通电热膜是以高分子材料基体和炭质填料复合制得，而炭质填料和高分子材料基体之间相容性差导致电热膜的电热转换效率低，当电热膜在低温环境使用时，其电导率较差，无法实现很好的加热效果的问题，本发明的制备方法可以制备得到的电热膜材料电热转换率高，能在很低的电压下就可以有很好发热性能，具有超薄的结构，其厚度范围为20‑35um，且在低温环境下有很好的电热性能，加热效果好。
Description
技术领域
本发明涉及电加热元件技术领域，尤其涉及一种低温环境下超薄低压电热膜材料及其制备方法。
背景技术
电热膜分为高温、低温电热膜。高温电热膜一般用于电子电器、军事等，如今科技生产的电热膜。电热膜供暖系统是区别于以散热器、空调、暖气片为代表的点式供暖系统、以发热电缆为代表的线式供暖系统，在面式供暖领域采用现代宇航技术研发的低碳供暖高科技产品；低温电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成。工作时以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式送入空间，使人体和物体首先得到温暖，其综合效果优于传统的对流供暖方式。低温辐射电热膜系统由电源、温控器、连接件、绝缘层、电热膜及饰面层构成。电源经导线连通电热膜,将电能转化为热能。由于电热膜为纯电阻电路，故其转换效率高，除一小部分损失(2％)，绝大部分(98％)被转化成热能；
现有的大功率家用电热电器通常采用电热丝、不锈钢基电热膜、陶瓷基电热膜等作为电热元件，然而，对于上述电热元件而言，该电热功能元件质硬且重，体积大且有时候还脆，与柔性电热膜相比，成本高且不利于加工，现有的普通电热膜是以高分子材料基体和炭质填料复合制得，而炭质填料和高分子材料基体之间相容性差导致电热膜的电热转换效率低，当电热膜在低温环境使用时，其电导率较差，无法实现很好的加热效果，为此，我们提出一种低温环境下超薄低压电热膜材料及其制备方法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种低温环境下超薄低压电热膜材料及其制备方法，制备得到的电热膜材料电热转换率高，能在很低的电压下就可以有很好发热性能，具有超薄的结构，其厚度范围为20-35um，且在低温环境下有很好的电热性能，加热效果好。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种低温环境下超薄低压电热膜材料，包括以下重量份原料：导电填料A20-40份、导电填料B30-50份，聚阴离子纤维素40-60份、阳离子聚丙烯酰胺30-40份、无机絮凝剂20-30份、无机水60-80份、绝缘性树脂10-15份、醋酸乙烯酯共聚物15-20份。
优选地，所述导电填料A为银粉或炭黑粉末中的一种，所述导电填料B为金属纤维或碳纤维中的一种。
一种低温环境下超薄低压电热膜材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚阴离子纤维素、无机水、绝缘性树脂、醋酸乙烯酯共聚物放入混合加热机搅拌混合，搅拌时间为30-40min，搅拌温度为70-90°，搅拌混合均匀后使固体全部溶解获得分散液，再将上述重量份的阳离子聚丙烯酰胺、无机絮凝剂添加至分散液中搅拌混合，搅拌时间为10-15min，搅拌温度为60-80°，搅拌混合均匀后冷却至0～-2℃，经过滤即获得高分子分散液。
S2、将S1中获得的高分子分散液中添加导电填料A和导电填料B，搅拌混合，搅拌时间为20-40min，使其分散均匀,即可获得电热膜浆料。
S3、将S2中获得的电热膜浆料使用涂覆装置涂覆到成膜基体上形成电热膜导电层，为半成品电热膜。
S4、将S3中获得的半成品电热膜使用烘干装置对半成品电热膜进行干燥后得到成品电热膜。
优选地，所述涂覆装置包括基板、支撑腿、输送辊、收卷辊、成膜基体、涂覆箱、烘干箱、存浆槽、涂覆辊、限位辊、液位传感器、进浆管、控制器、报警器、进料口和出料口，所述基板的底部对称固定安装有多个支撑腿，所述输送辊固定安装在基板顶部的左侧，所述收卷辊固定安装在基板顶部的右侧，所述成膜基体绕接在输送辊和收卷辊之间，所述涂覆箱和烘干箱均固定安装在基板的顶部，且所述涂覆箱的右侧与烘干箱的左侧相抵，所述涂覆箱的内底壁上固定安装有存浆槽，所述存浆槽的内部转动有涂覆辊，所述涂覆箱和烘干箱的内部均对称转动连接有多个限位辊，所述存浆槽的内部固定安装有液位传感器，所述存浆槽的一侧开设有进浆口，所述进浆口的外部固定连接有进浆管，所述进浆管远离进浆口的一端延伸至涂覆箱的外部，所述控制器固定安装在烘干箱的外壁上，所述报警器固定安装在涂覆箱的正面，所述进料口贯穿开设在涂覆箱的左侧壁上，所述出料口贯穿开设有烘干箱的右侧壁上，所述烘干装置包括安装壳和电热丝，所述安装壳和电热丝的数量均为两个，所述电热丝固定安装在安装壳的内部，所述安装壳对称安装在烘干箱的内部，所述电热丝和报警器均与控制器电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中，由导电填料A20-40份、导电填料B30-50份，聚阴离子纤维素40-60份、阳离子聚丙烯酰胺30-40份、无机絮凝剂20-30份、无机水60-80份、绝缘性树脂10-15份、醋酸乙烯酯共聚物15-20份，制备得到的电热膜材料电热转换率高，能在很低的电压下就可以有很好发热性能，具有超薄的结构，其厚度范围为20-35um，且在低温环境下有很好的电热性能，加热效果好。
2、本发明中，通过涂覆装置使电热膜浆料均匀的涂布在成膜基体的表面，使电热膜快速成型，通过烘干装置对半成品电热膜进行快速烘干，同时通过控制收卷辊的转动对加工完成的电热膜进行收卷可以使得对电热膜进行循环连续性生产，制备工艺简单，自动化加工生产，大大提高了电热膜生产的效率和产率。
附图说明
图1为本发明提出的一种低温环境下超薄低压电热膜材料及其制备方法的结构示意图；
图2为本发明提出的一种低温环境下超薄低压电热膜材料及其制备方法正视方向的剖面结构示意图；
图3为本发明提出的一种低温环境下超薄低压电热膜材料的剖面结构示意图。
图中：1、基板；2、支撑腿；3、输送辊；4、收卷辊；5、成膜基体；501、电热膜浆料；6、涂覆箱；7、烘干箱；8、存浆槽；9、涂覆辊；10、限位辊；11、液位传感器；12、进浆管；13、安装壳；14、电热丝；15、控制器；16、报警器；17、进料口；18、出料口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-3，一种低温环境下超薄低压电热膜材料，包括以下重量份原料：导电填料A20-40份、导电填料B30-50份，聚阴离子纤维素40-60份、阳离子聚丙烯酰胺30-40份、无机絮凝剂20-30份、无机水60-80份、绝缘性树脂10-15份、醋酸乙烯酯共聚物15-20份。
其中，所述导电填料A为银粉或炭黑粉末中的一种，所述导电填料B为金属纤维或碳纤维中的一种。
一种低温环境下超薄低压电热膜材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将聚阴离子纤维素、无机水、绝缘性树脂、醋酸乙烯酯共聚物放入混合加热机搅拌混合，搅拌时间为30-40min，搅拌温度为70-90°，搅拌混合均匀后使固体全部溶解获得分散液，再将上述重量份的阳离子聚丙烯酰胺、无机絮凝剂添加至分散液中搅拌混合，搅拌时间为10-15min，搅拌温度为60-80°，搅拌混合均匀后冷却至0～-2℃，经过滤即获得高分子分散液。
S2、将S1中获得的高分子分散液中添加导电填料A和导电填料B，搅拌混合，搅拌时间为20-40min，使其分散均匀,即可获得电热膜浆料501。
S3、将S2中获得的电热膜浆料501使用涂覆装置涂覆到成膜基体5上形成电热膜导电层，为半成品电热膜。
S4、将S3中获得的半成品电热膜使用烘干装置对半成品电热膜进行干燥后得到成品电热膜。
其中，涂覆装置包括基板1、支撑腿2、输送辊3、收卷辊4、成膜基体5、涂覆箱6、烘干箱7、存浆槽8、涂覆辊9、限位辊10、液位传感器11、进浆管12、控制器15、报警器16、进料口17和出料口18，基板1的底部对称固定安装有多个支撑腿2，输送辊3固定安装在基板1顶部的左侧，收卷辊4固定安装在基板1顶部的右侧，成膜基体5绕接在输送辊3和收卷辊4之间，涂覆箱6和烘干箱7均固定安装在基板1的顶部，且涂覆箱6的右侧与烘干箱7的左侧相抵，涂覆箱6的内底壁上固定安装有存浆槽8，存浆槽8的内部转动有涂覆辊9，涂覆箱6和烘干箱7的内部均对称转动连接有多个限位辊10，存浆槽8的内部固定安装有液位传感器11，存浆槽8的一侧开设有进浆口，进浆口的外部固定连接有进浆管12，进浆管12远离进浆口的一端延伸至涂覆箱6的外部，控制器15固定安装在烘干箱7的外壁上，报警器16固定安装在涂覆箱6的正面，进料口17贯穿开设在涂覆箱6的左侧壁上，出料口18贯穿开设有烘干箱7的右侧壁上，烘干装置包括安装壳13和电热丝14，安装壳13和电热丝14的数量均为两个，电热丝14固定安装在安装壳13的内部，安装壳13对称安装在烘干箱7的内部，电热丝14和报警器16均与控制器15电性连接。
工作原理：本发明中，由导电填料A20-40份、导电填料B30-50份，聚阴离子纤维素40-60份、阳离子聚丙烯酰胺30-40份、无机絮凝剂20-30份、无机水60-80份、绝缘性树脂10-15份、醋酸乙烯酯共聚物15-20份，制备得到的电热膜材料电热转换率高，能在很低的电压下就可以有很好发热性能，具有超薄的结构，其厚度范围为20-35um，且在低温环境下有很好的电热性能，加热效果好。
半成品电热膜生产时，将成膜基体5绕卷在输送辊3上，将制备得到的电热膜浆料501通过进浆管12添加至存浆槽8的内部，通过液位传感器11对存浆槽8内部的电热膜浆料501进行检测，当检测电热膜浆料501过少时，将信号传递给控制器15，控制器15控制报警器16发出报警提示工作人员及时添加电热膜浆料501，避免在涂覆的过程中出现漏涂的问题，启动输送辊3和收卷辊4，通过输送辊3和收卷辊4的配合对成膜基体5进行输送，通过限位辊10的设置便于引导成膜基体5运行的方向，输送的过程中启动涂覆辊9转动，涂覆辊9将存浆槽8内部的电热膜浆料501均匀的涂覆在成膜基体5上，实现半成品电热膜的生产。
对半成品电热膜烘干时，通过控制器15控制电热丝14启动，电热丝14的启动产生热量，进而实现对半成品电热膜的烘干处理，然后通过收卷辊4导出料得到成品电热膜。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种低温环境下超薄低压电热膜材料，包括以下重量份原料：导电填料A20-40份、导电填料B30-50份，聚阴离子纤维素40-60份、阳离子聚丙烯酰胺30-40份、无机絮凝剂20-30份、无机水60-80份、绝缘性树脂10-15份、醋酸乙烯酯共聚物15-20份。
2.根据权利要求1所述的一种低温环境下超薄低压电热膜材料，其特征在于，所述导电填料A为银粉或炭黑粉末中的一种，所述导电填料B为金属纤维或碳纤维中的一种。
3.一种低温环境下超薄低压电热膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将聚阴离子纤维素、无机水、绝缘性树脂、醋酸乙烯酯共聚物放入混合加热机搅拌混合，搅拌时间为30-40min，搅拌温度为70-90°，搅拌混合均匀后使固体全部溶解获得分散液，再将阳离子聚丙烯酰胺、无机絮凝剂添加至分散液中搅拌混合，搅拌时间为10-15min，搅拌温度为60-80°，搅拌混合均匀后冷却至0～-2℃，经过滤即获得高分子分散液；
S2、将S1中获得的高分子分散液中添加导电填料A和导电填料B，搅拌混合，搅拌时间为20-40min，使其分散均匀,即可获得电热膜浆料(501)；
S3、将S2中获得的电热膜浆料(501)使用涂覆装置涂覆到成膜基体(5)上形成电热膜导电层，为半成品电热膜；
S4、将S3中获得的半成品电热膜使用烘干装置对半成品电热膜进行干燥后得到成品电热膜。
4.根据权利要求3所述的一种低温环境下超薄低压电热膜材料的制备方法，其特征在于，所述涂覆装置包括基板(1)、支撑腿(2)、输送辊(3)、收卷辊(4)、成膜基体(5)、涂覆箱(6)、烘干箱(7)、存浆槽(8)、涂覆辊(9)、限位辊(10)、液位传感器(11)、进浆管(12)、控制器(15)、报警器(16)、进料口(17)和出料口(18)，所述基板(1)的底部对称固定安装有多个支撑腿(2)，所述输送辊(3)固定安装在基板(1)顶部的左侧，所述收卷辊(4)固定安装在基板(1)顶部的右侧，所述成膜基体(5)绕接在输送辊(3)和收卷辊(4)之间，所述涂覆箱(6)和烘干箱(7)均固定安装在基板(1)的顶部，且所述涂覆箱(6)的右侧与烘干箱(7)的左侧相抵，所述涂覆箱(6)的内底壁上固定安装有存浆槽(8)，所述存浆槽(8)的内部转动有涂覆辊(9)，所述涂覆箱(6)和烘干箱(7)的内部均对称转动连接有多个限位辊(10)，所述存浆槽(8)的内部固定安装有液位传感器(11)，所述存浆槽(8)的一侧开设有进浆口，所述进浆口的外部固定连接有进浆管(12)，所述进浆管(12)远离进浆口的一端延伸至涂覆箱(6)的外部，所述控制器(15)固定安装在烘干箱(7)的外壁上，所述报警器(16)固定安装在涂覆箱(6)的正面，所述进料口(17)贯穿开设在涂覆箱(6)的左侧壁上，所述出料口(18)贯穿开设有烘干箱(7)的右侧壁上，所述烘干装置包括安装壳(13)和电热丝(14)，所述安装壳(13)和电热丝(14)的数量均为两个，所述电热丝(14)固定安装在安装壳(13)的内部，所述安装壳(13)对称安装在烘干箱(7)的内部，所述电热丝(14)和报警器(16)均与控制器(15)电性连接。
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