[發(fā)明專利]高分子復(fù)合電熱材料、其制備方法、以及其用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310160492.6
• 申請(qǐng)日: 2011-08-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103281811A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李春學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H05B3/10
• 分類(lèi)號(hào): H05B3/10;H05B3/34;C09D5/24
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶;金鮮英

本申請(qǐng)是原申請(qǐng)的申請(qǐng)日為2011年8月12日，申請(qǐng)?zhí)枮?01110231697.X，發(fā)明名稱為《高分子復(fù)合電熱材料、其制備方法、以及其用途》的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及一種高分子復(fù)合電熱材料、其制備方法、以及其用途。這種高分子復(fù)合電熱材料屬于低溫電熱材料，在0～160℃以內(nèi)的低溫加熱領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

背景技術(shù)

眾所周知，在電熱材料應(yīng)用領(lǐng)域利用電熱合金絲進(jìn)行加熱已具有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史了。但因其電熱轉(zhuǎn)換效率低，僅50%～70%、易氧化變脆而斷裂、抗震性能差等缺點(diǎn)，加之其功率密度極大，只適合在高溫加熱或中高溫加熱領(lǐng)域應(yīng)用，且只適合在加熱空間相對(duì)較小、加熱目的物相對(duì)固定和電熱材料易于維護(hù)和更換的場(chǎng)合。

為了克服電熱合金絲的缺點(diǎn)，許多學(xué)者和研究人員進(jìn)行了廣泛的研究和探討，開(kāi)發(fā)出了多種電熱材料，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用；尤其在有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)型高分子導(dǎo)電材料和復(fù)合型高分子導(dǎo)電材料的發(fā)現(xiàn)，使電加熱領(lǐng)域得以迅猛、快速發(fā)展，且應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，甚至發(fā)展并觸及到了我們生活的方方面面。結(jié)構(gòu)型高分子導(dǎo)電材料是以具有共軛雙鍵的高分子材料，經(jīng)摻雜制備的高性能導(dǎo)電材料，其導(dǎo)電率、性能優(yōu)異，有些材料的電導(dǎo)率甚至超過(guò)金屬材料，但其成本昂貴、加工困難，大規(guī)模商品化應(yīng)用仍存在眾多技術(shù)難題。

復(fù)合型高分子導(dǎo)電材料是以高分子聚合物為連續(xù)相，以無(wú)機(jī)導(dǎo)電粉末（碳黑、石墨、金屬等）、導(dǎo)電纖維（碳纖維、金屬纖維）、碳納米管等為分散相，按不同的原材料及配方，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的加工工藝制造而成的。它大概可以表現(xiàn)為導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電塑料、導(dǎo)電油墨、導(dǎo)電涂料、導(dǎo)電粘接劑等形式。上述形式的復(fù)合導(dǎo)電材料有其各自的特點(diǎn)以及適用性。例如，導(dǎo)電橡膠和導(dǎo)電塑料主要用作抗靜電和電磁屏蔽制品，當(dāng)作為電熱材料使用時(shí)，由于這兩種材料的耐溫性能有限，致使其只適合在0～100℃以內(nèi)的范圍工作，且極易因過(guò)熱而使電氣性能衰減；眾所周知任何材料的熱阻是與其厚度成正比的，由于導(dǎo)電橡膠和導(dǎo)電塑料很難加工成薄膜狀，因此，其電熱轉(zhuǎn)換效率必然會(huì)隨材料厚度的增加而降低。導(dǎo)電粘接劑是為了高性能電氣連接而制備的，它具備的特性應(yīng)是高電導(dǎo)率、高導(dǎo)熱性和高粘接性能。導(dǎo)電油墨非常適合制作膜狀電熱材料，但它由于制作工藝（印刷方式）及其材料結(jié)構(gòu)的原因，使其存在一些不足之處。如，對(duì)承載基材表面的平整度要求較嚴(yán)、有效發(fā)熱區(qū)域非100%、導(dǎo)電油墨的印刷量可調(diào)范圍較窄使其產(chǎn)品電熱性能的可調(diào)性較弱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述復(fù)合型高分子導(dǎo)電材料現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種厚度為0.2～2mm、電阻值范圍易于調(diào)整、適用電壓（交流、直流）范圍廣泛、電熱轉(zhuǎn)換率高、適用于0～160℃范圍以內(nèi)的低溫加熱應(yīng)用的高分子復(fù)合電熱材料及其制備方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種高分子復(fù)合電熱材料，其特征在于，包括高分子復(fù)合電熱涂料和承載這種涂料的基材，所述高分子復(fù)合電熱涂料包括100重量份的高分子樹(shù)脂基料、1～50重量份的導(dǎo)電填料、1～30重量份的助劑和100～600重量份的溶劑；所述基材為薄的、柔性的且適合于涂覆涂料性物體的材料。

所述基材為塑料薄膜、玻璃纖維布、無(wú)紡布、化纖布或棉本色布。

所述高分子復(fù)合電熱涂料包括的高分子樹(shù)脂基料選自環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂。

所述高分子復(fù)合電熱涂料包括的導(dǎo)電填料選自導(dǎo)電碳黑、導(dǎo)電石墨、碳纖維、金屬粉、金屬纖維中的一種或兩種以上。所述的導(dǎo)電碳黑為導(dǎo)電填料中的必要成分（在本發(fā)明中也稱作主導(dǎo)電填料），其余均為輔助導(dǎo)電填料。

所述的導(dǎo)電碳黑為特導(dǎo)電碳黑、超導(dǎo)電碳黑或乙炔碳黑，且在高分子復(fù)合電熱涂料中的配合量為相對(duì)于100重量份的高分子樹(shù)脂基料不得少于3重量份，優(yōu)選的配合量為3～35重量份，進(jìn)一步優(yōu)選的配合量為5～28重量份。

所述的輔助導(dǎo)電填料中的導(dǎo)電石墨平均粒徑是介于1～50μm之間，其在高分子復(fù)合電熱涂料中的配合量為相對(duì)于100重量份的高分子樹(shù)脂基料為0～45重量份，優(yōu)選的配合量為0～32重量份，進(jìn)一步優(yōu)選的配合量為0～25重量份。

所述高分子復(fù)合電熱涂料包括的助劑為偶聯(lián)劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、分散劑、潤(rùn)滑劑和其它助劑的一種或兩種以上。