[發明專利]一種高溫發熱膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201910198859.0
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109890094A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 韓曉剛;蔣揚昶;孫周婷;張凡;王琦;沈飛;趙斌
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H05B3/12
• 分類號: H05B3/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種高溫發熱膜及其制備方法，從下至上依次包括絕緣基底、熱反射層、發熱層和絕緣導熱層，發熱層為碳?氮化硼復合材料；在絕緣基底上附著反射層；然后將碳原料與氮化硼復合制備得到碳?氮化硼復合材料；再將碳?氮化硼復合材料涂覆在反射層之上；最后覆蓋絕緣導熱層制得高溫發熱膜。本發明的發熱膜具有電熱轉換率高、發熱溫度高、適用范圍廣、安全、環保的優點。

技術領域

本發明屬于發熱膜技術領域，具體涉及一種高溫發熱膜及其制備方法。

背景技術

發熱膜是一種將電能轉換成熱能的取暖裝置。在國家節能、環保的政策推動下，發熱膜的應用前景廣闊，可產生巨大的經濟效益，而提高發熱膜產品的性能是推廣發熱膜亟待解決的問題。決定發熱膜產品性能的主要因素有發熱膜的發熱材料和產品結構形態，其中發熱材料起到決定性作用。發熱材料分為金屬電阻電熱材料(如金屬絲等)和非金屬電阻電熱材料(如碳纖維、印刷油墨等)。

目前市場上的發熱膜大多屬低溫輻射電加熱元件，主要集中在低溫加熱領域，加熱溫度不超過100℃。現有的發熱膜在解決發熱膜絕緣性問題時犧牲其導熱性能，加上發熱膜材料自身耐高溫性能的限制，導致發熱膜的工作溫度較低。因此，發明一種新型的高溫發熱膜將十分有助于拓寬發熱膜的應用市場。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種高溫發熱膜及其制備方法，利用熱轉化率高的碳材料作為發熱源，選用絕緣性能好的氮化硼作為導熱材料，從而實現高效率、高安全地將電能轉換成熱能。

本發明采用以下技術方案：

一種高溫發熱膜，從下至上依次包括絕緣基底，熱反射層，發熱層和絕緣導熱層，熱反射層的厚度為0.02～0.1mm，發熱層為碳-氮化硼復合材料，厚度為0.5～2mm，絕緣導熱層的厚度為0.5～1mm。

具體的，發熱膜的工作溫度為100～500℃。

本發明的另一個技術方案是，一種高溫發熱膜的制備方法，包括以下步驟：

S1、在絕緣基底上附著反射層；

S2、將碳原料與氮化硼復合制備得到碳-氮化硼復合材料；

S3、將步驟S2的碳-氮化硼復合材料涂覆在反射層之上；

S4、覆蓋絕緣導熱層制得高溫發熱膜。

具體的，步驟S1中，絕緣基底為多孔材料，包括玻纖布、玻璃、微晶玻璃、超細玻璃棉、高硅氧棉和氣凝膠氈中的一種或多種組合。

進一步的，反射層為熱反射材料，包括金、銀、銅、鎳、鋁箔或鍍金屬的聚酯、聚酰亞胺薄膜。

具體的，步驟S2中，碳原料與氮化硼的質量比為(1～4):1，碳原料的質量占比為50～80％。

進一步的，碳原料為石墨微晶、碳晶、石墨烯、導電碳、多孔碳、空心碳球、碳納米管、碳纖維中的一種或多種組合。

進一步的，碳原料與氮化硼的復合方式包括均勻復合和疊層復合。

具體的，步驟S3中，復合材料的涂覆方式包括凹版輥涂法、窄縫擠壓涂法、噴涂法、浸涂法或3D打印法。

具體的，步驟S4中，絕緣導熱層為氮化硼、氮化硅、氮化鋁、碳化硅、氧化鋁、氧化鋅或氧化鎂中的一種或多種組合。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：

本發明一種高溫發熱膜，發熱層為碳-氮化硼復合材料，其使用碳材料作為發熱源，碳涂覆在加熱膜上分布均勻，實現整個膜面同步加熱，電熱轉換率遠超傳統電阻式加熱材料和半導體加熱材料；氮化硼具有良好的絕緣性能，將熱量快速從熱源傳導出來的同時克服了阻燃、耐高溫、絕緣的問題。