[發(fā)明專利]一種發(fā)熱膜及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110352189.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113038644A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉澤恩;賴健;凌觀勝;鐘勇
• 申請（專利權(quán)）人: 劉澤恩;賴健;凌觀勝;鐘勇
• 主分類號: H05B3/20
• 分類號: H05B3/20;H05B3/12;H05B3/02
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黃琳娟

本發(fā)明屬于發(fā)熱材料技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種發(fā)熱膜及其制備方法和應(yīng)用。該發(fā)熱膜包括發(fā)熱層和包覆發(fā)熱層的絕緣層；發(fā)熱層由發(fā)熱內(nèi)層和附著在發(fā)熱內(nèi)層兩面的導(dǎo)電纖維、金屬片構(gòu)成；制備發(fā)熱內(nèi)層的原料包括硅橡膠、二氧化硅、炭黑、氧化鋯、二硅化鉬、硅晶、稀土金屬和固化劑；制備絕緣層的原料包括硅膠和稀土元素。本發(fā)明利用硅橡膠、二氧化硅、炭黑、氧化鋯、二硅化鉬、硅晶和稀土金屬的共同作用，以及絕緣層所形成的保護(hù)層，提高了發(fā)熱膜的耐高溫性能和升溫速度，使發(fā)熱膜能夠在短時間內(nèi)升溫至20?105℃。本發(fā)明提供的發(fā)熱膜受外界環(huán)境影響小，發(fā)熱膜安全、節(jié)能、環(huán)保，使用壽命長，應(yīng)用范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)熱膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

發(fā)熱膜是由電絕緣材料與封裝其內(nèi)的發(fā)熱電阻材料組成的平面型發(fā)熱元件。發(fā)熱片工作時將電能轉(zhuǎn)化為熱能，并將熱能主要以輻射的形式向外傳遞。與傳統(tǒng)電加熱體相比，其具有明顯的優(yōu)勢，如：電熱轉(zhuǎn)換效率較高；電磁輻射小，對人體危害小；有效發(fā)熱面積大，熱均勻性和熱舒適性好；物理性能較穩(wěn)定，功率變化小等。

但是目前市場上的發(fā)熱膜，如碳纖維發(fā)熱膜和石墨烯膜，仍然存在很多不足，如發(fā)熱范圍小，尤其是不耐高溫，在高溫狀態(tài)下，會發(fā)生不可修復(fù)的脆裂；且大部分發(fā)熱膜、發(fā)熱片存在升溫速度慢，斷電后熱量消散速度快等缺點(diǎn)。

因此，亟需提供一種發(fā)熱膜，能夠耐高溫，且升溫速度快。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種發(fā)熱膜，能夠耐高溫，且升溫速度快。

一種發(fā)熱膜，包括發(fā)熱層，包覆所述發(fā)熱層的絕緣層；所述發(fā)熱層由發(fā)熱內(nèi)層和附著在所述發(fā)熱內(nèi)層兩面的導(dǎo)電纖維、金屬電極片構(gòu)成；制備所述發(fā)熱內(nèi)層的原料包括硅橡膠、二氧化硅、炭黑、氧化鋯、二硅化鉬、硅晶、稀土金屬和固化劑；制備所述絕緣層的原料包括硅膠和稀土元素。

本發(fā)明通過對發(fā)熱內(nèi)層與絕緣層進(jìn)行設(shè)計，使制得的發(fā)熱膜，能夠耐高溫，且升溫速度快。其中利用硅橡膠、二硅化鉬、氧化鋯和二氧化硅形成穩(wěn)定可靠的金屬鍵、共價鍵，使發(fā)熱層具有良好的耐高溫性能，稀土金屬能夠進(jìn)一步提升耐高溫性能；同時發(fā)熱層中氧化鋯具有高電阻率，在通電瞬間能讓發(fā)熱片迅速升溫達(dá)到預(yù)定溫度；而二硅化鉬和呈網(wǎng)狀鏈緊密堆積的炭黑，交織在硅橡膠中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)，賦予聚合物穩(wěn)定的導(dǎo)電性，提升發(fā)熱層的電熱轉(zhuǎn)換率；此外，二硅化鉬在高溫下還能形成二氧化硅鈍化層以阻止進(jìn)一步氧化，增強(qiáng)耐高溫性能。而絕緣層中稀土元素均勻地分布在硅膠中，當(dāng)涂覆于發(fā)熱層時，稀土元素能夠在發(fā)熱層表面形成保護(hù)膜，防止硅晶體等因高溫連續(xù)氧化而失去發(fā)熱功能，提高發(fā)熱層的抗氧化能力，使發(fā)熱層保持高電熱轉(zhuǎn)換率。

優(yōu)選的，制備所述發(fā)熱內(nèi)層的原料，按重量份計，包括：10-30份硅橡膠、5-20份二氧化硅、10-30份炭黑、5-20份氧化鋯、5-15份二硅化鉬、5-20份硅晶、5-15份稀土金屬和1-10份固化劑。

進(jìn)一步優(yōu)選的，制備所述發(fā)熱內(nèi)層的原料，按重量份計，包括：10-25份硅橡膠、5-15份二氧化硅、10-20份炭黑、5-15份氧化鋯、5-10份二硅化鉬、5-15份硅晶、5-10份稀土金屬和1-8份固化劑。

優(yōu)選的，制備所述發(fā)熱內(nèi)層的原料還包括填料；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述填料為5-20份；更優(yōu)選的，所述填料為5-15份。

優(yōu)選的，所述填料為膨潤土、云母粉、石英粉或碳纖維中的至少一種。

優(yōu)選的，所述固化劑為熱固化劑，如聚氨酯丙烯酸酯。

優(yōu)選的，在所述絕緣層中，所述硅膠和所述稀土元素的質(zhì)量比為10：(0.1-2)；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述硅膠和所述稀土元素的質(zhì)量比為10：(0.5-1.5)；更優(yōu)選的，所述硅膠和所述稀土元素的質(zhì)量比為10：1。

優(yōu)選的，所述稀土元素選自鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、銪(Eu)、鋱(Tb)或鐿(Yb)中的至少一種。