[發明專利]高分子復合電熱材料、其制備方法、以及其用途

有效

• 申請號: 201310162366.4
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN103269528A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 李春學
• 申請（專利權）人: 李春學
• 主分類號: H05B3/10
• 分類號: H05B3/10;H05B3/34;D03D15/02
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘晶;金鮮英

本申請是原申請的申請日為2011年8月12日，申請號為201110231697.X，發明名稱為《高分子復合電熱材料、其制備方法、以及其用途》的中國專利申請的分案申請。

技術領域

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

背景技術

眾所周知，在電熱材料應用領域利用電熱合金絲進行加熱已具有相當長的歷史了。但因其電熱轉換效率低，僅50%～70%、易氧化變脆而斷裂、抗震性能差等缺點，加之其功率密度極大，只適合在高溫加熱或中高溫加熱領域應用，且只適合在加熱空間相對較小、加熱目的物相對固定和電熱材料易于維護和更換的場合。

為了克服電熱合金絲的缺點，許多學者和研究人員進行了廣泛的研究和探討，開發出了多種電熱材料，以滿足不同領域的應用；尤其在有機化學領域，結構型高分子導電材料和復合型高分子導電材料的發現，使電加熱領域得以迅猛、快速發展，且應用范圍迅速擴大，甚至發展并觸及到了我們生活的方方面面。結構型高分子導電材料是以具有共軛雙鍵的高分子材料，經摻雜制備的高性能導電材料，其導電率、性能優異，有些材料的電導率甚至超過金屬材料，但其成本昂貴、加工困難，大規模商品化應用仍存在眾多技術難題。

復合型高分子導電材料是以高分子聚合物為連續相，以無機導電粉末（碳黑、石墨、金屬等）、導電纖維（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，經過相應的加工工藝制造而成的。它大概可以表現為導電橡膠、導電塑料、導電油墨、導電涂料、導電粘接劑等形式。上述形式的復合導電材料有其各自的特點以及適用性。例如，導電橡膠和導電塑料主要用作抗靜電和電磁屏蔽制品，當作為電熱材料使用時，由于這兩種材料的耐溫性能有限，致使其只適合在0～100℃以內的范圍工作，且極易因過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，由于導電橡膠和導電塑料很難加工成薄膜狀，因此，其電熱轉換效率必然會隨材料厚度的增加而降低。導電粘接劑是為了高性能電氣連接而制備的，它具備的特性應是高電導率、高導熱性和高粘接性能。導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）及其材料結構的原因，使其存在一些不足之處。如，對承載基材表面的平整度要求較嚴、有效發熱區域非100%、導電油墨的印刷量可調范圍較窄使其產品電熱性能的可調性較弱。

發明內容

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

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：

一種高分子復合電熱材料，其特征在于，包括高分子復合電熱涂料和承載這種涂料的基材，所述高分子復合電熱涂料包括100重量份的高分子樹脂基料、1～50重量份的導電填料、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、無紡布、化纖布或棉本色布。

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

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

所述的導電碳黑為特導電碳黑、超導電碳黑或乙炔碳黑，且在高分子復合電熱涂料中的配合量為相對于100重量份的高分子樹脂基料不得少于3重量份，優選的配合量為3～35重量份，進一步優選的配合量為5～28重量份。

所述的輔助導電填料中的導電石墨平均粒徑是介于1～50μm之間，其在高分子復合電熱涂料中的配合量為相對于100重量份的高分子樹脂基料為0～45重量份，優選的配合量為0～32重量份，進一步優選的配合量為0～25重量份。

所述高分子復合電熱涂料包括的助劑為偶聯劑、增塑劑、穩定劑、分散劑、潤滑劑和其它助劑的一種或兩種以上。