[發(fā)明專利]一種用于制備半導體電熱膜的組合物、電熱膜及制備方法

在審

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• 申請日: 2016-02-16
• 公開（公告）號: CN105722257A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 顧偉
• 申請（專利權）人: 顧偉
• 主分類號: H05B3/34
• 分類號: H05B3/34;H05B3/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于電熱膜領域，尤其涉及一種用于制備半導體電熱膜的組合物、電熱膜及其制備方法。

背景技術

半導體電熱膜技術是一種電加熱技術，該技術在工業(yè)、農業(yè)、軍事、家電等領域中凡使用溫度在500℃以下的工作條件下均可廣泛使用，它可采用板狀、管狀等各種面加熱形式。半導體電熱膜技術，歐美、日本等國從四十年代就對其進行理論研究，但至今尚未出現較成熟的能真正應用于某一個產品的電熱膜原件。傳統(tǒng)電熱材料。通常的電熱裝置采用金屬電阻絲，其工作時因電阻將電能轉換成電熱能，生產成本較高，工作功率衰減量大，易產生明火，對工作場所要求苛刻，禁止在油田或者帶靜電的環(huán)境及產品上使用，而半導體電熱膜，能緊密地結合在電介質表面上，通電后成為面狀熱源的薄膜狀半導體電熱材料，具有熔點高、硬度大、電阻低、熱效率高、化學穩(wěn)定性好等特點，特別是耐酸和堿，在加熱過程中無明火的特性，在電熱領域受到人們的重視。

專利CN200910108880.3公開了一種電熱膜及其制造方法，其主要采用四氯化錫、四氯化鈦、四氯化鎳、三氯化鈦、三氯化鐵、三氯化銻、二氯化鈣、氯化鉀、氯化鎘、二氧化錫、四氧化錫、氫氟酸、硼酸、乙醇、異丙醇和無機水為原料。

專利CN201510683050.9公開了一種用于制備半導體電熱膜的前驅體溶液，按重量份數包括：四氯化錫25~45，納米二氧化錫5~25，三氯化銻1~6，氫氟酸0.5~4，硼酸0.1~1.5，氯化鉀0.3~0.5，三乙醇胺0.2~0.8，溶劑20~60。并通過噴涂步驟、浸漬成膜步驟、熱處理步驟獲得一種方塊電阻可調范圍較大的電熱膜。

專利CN201510638248.5公開了一種用于制備半導體電熱膜的制備方法，選用硼硅玻璃、石英玻璃、微晶玻璃為基材，以四氯化錫，四氯化鈦，三氯化銻，三氯化鈦，余量無水乙醇為基本材料；放在加熱腔體內，溫度控制在600-620℃，通過噴嘴將源溶液霧化并噴至加熱腔體內的基材表面，對鍍有電熱膜的基材進行電阻測試；基材鍍膜面的兩端均勻涂上銀電極漿料；然后加熱制備得到半導體電熱膜。

雖然現有技術在一定程度上提供了不同種類的半導體電熱膜及其制備方法，但仍存在以下技術問題：電熱膜穩(wěn)定性不足，電熱膜與基底結合不緊密，在外力或熱應力作用下容易開裂或脫落；方塊電阻控制難；漏電流較大等缺陷。

因此，提供一種穩(wěn)定性好、抗熱應力強，易于控制方塊電阻的電熱膜配方及工藝非常有意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在解決下列技術問題：提高電熱膜穩(wěn)定性；降低漏電流，提高電熱轉換效率，提高電熱膜與基體的結合力，獲得抗熱沖擊能力強的電熱膜；尤其是獲得方塊電阻可調范圍大且易于控制的電熱膜以適應不同行業(yè)需求。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種用于制備半導體電熱膜的組合物及電熱膜制備方法并據此制備了相應的半導體電熱膜。

首先，本發(fā)明提供了一種用于制備半導體電熱膜的組合物，所述組合物由下列重量份組成：四氯化錫15-20份，四氯化鎳6-10份，石墨10-30份，三氯化銻3-6份，四氯化鈦0.2-0.4份，三氧化二銻0.2-0.6份，富勒烯0.1-0.8份，硼酸0.1~1.5份，氟硼酸0.1-1.5份，氯化鈉0.3-0.5份，水3-6份，甲苯2-4份，乙醇30-50份。

根據本發(fā)明的組合物，優(yōu)選地四氯化錫18-20份，四氯化鎳8-10份，石墨10-20份。

根據本發(fā)明的組合物，優(yōu)選地，富勒烯0.3-0.6份，硼酸0.8-1.2份，氟硼酸0.9-1.5份；所述富勒烯是C₆₀、C₇₀富勒烯。

其中，四氯化鎳和四氯化鈦有利于提高薄膜的電學性能。硼酸可以加強半導體電熱膜的強度，并可在一定程度上修補金屬氧化物缺陷。氟硼酸用于增強半導體電熱膜涂層對絕緣基體材料的滲透性，提高半導體電熱膜涂層與基材的結合力，使其不容易破損或脫落。

其中，石墨通常能夠使涂層的電熱轉換性能保持穩(wěn)定，防止其電熱功率的快速衰減，并使涂層表面可以達到一定的硬度，而在本發(fā)明中，發(fā)明人發(fā)現通過調節(jié)石墨的用量，出乎意料地實現了對方塊電阻的調節(jié)，可根據實際對方塊電阻大小的需要，通過調整石墨的用量來調整。

其中，三氯化銻能夠提高半導體電熱膜涂層的穩(wěn)定性，進一步提高其抗老化的能力，達到延長使用壽命的目的。

進一步地，本發(fā)明還提供一種用于制備半導體電熱膜的工藝，包括如下步驟：

（1）配制源溶液：根據本發(fā)明所述的用于制備半導體電熱膜的組合物稱取原料，混合攪拌均勻，即得半導體電熱膜源溶液；