專利名稱：低溫輻射碳纖維電熱膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)電發(fā)熱材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說涉及一種可導(dǎo)電的低溫輻射碳纖維電熱膜及其制備方法。
現(xiàn)有技術(shù)中，碳纖維導(dǎo)電發(fā)熱面狀材料，基本上是以碳纖維為導(dǎo)電材料，以工業(yè)造紙紙漿為基體，通過分散劑處理和混合，使碳纖維均勻散布在紙漿中，而成為面狀導(dǎo)電發(fā)熱的碳纖維紙。由于碳纖維依附于紙基體上，并且制造中間環(huán)節(jié)多，產(chǎn)品最終電阻率的控制較難把握，通常即使在同一批導(dǎo)電紙中，電阻率的分布也不均勻，誤差在20％很普遍，另外由于碳纖維摻雜在工業(yè)紙漿中，工業(yè)紙漿中所含的各種雜質(zhì)會不同程度的影響整體導(dǎo)電紙的導(dǎo)電發(fā)熱效率及質(zhì)量，一般碳纖維導(dǎo)電紙電熱轉(zhuǎn)換率在實際應(yīng)用中常為95％以下，較難達(dá)到99％以上的數(shù)值。
另外，由于碳纖維紙本身重量的60％-98％是紙漿，雖然通過材料的復(fù)合，其性能有所改善，但仍存在易燃、易腐蝕，不耐潮濕等等潛在缺陷。
本發(fā)明的目的在于提供一種新型的電熱薄膜材料，更具體地說是提供一種直接將導(dǎo)電碳纖維均勻沉降、散布并粘附在絕緣薄膜上，而形成的更高效率導(dǎo)電發(fā)熱的碳纖維電熱膜。
本發(fā)明的另一目的是提供一種制備本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜的制備方法。
本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜是以碳纖維通過均勻沉降在浸漬絕緣膠的絕緣薄膜上形成，然后通過與預(yù)先粘附金屬電極的浸膠絕緣薄膜及另一浸漬膠的絕緣薄膜復(fù)合而成，再經(jīng)過熱輥或熱壓固化制得。
本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜，其碳纖維采用聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維和纖維素基碳纖維，其中聚丙烯腈基碳纖維為優(yōu)選種類。
本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜，其薄膜材料可采用具備絕緣性能的玻纖布，無紡布及環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺樹脂，酚醛樹脂，不飽和聚酯，聚氨酯，苯酚樹脂，密胺樹脂，呋喃樹脂熱固性樹脂薄膜或聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚乙烯，尼龍，聚乙烯醇，ABS熱塑性樹脂薄膜制成。
本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜，其用于粘附碳纖維的絕緣膠可采用環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺樹脂，酚醛樹脂，不飽和聚酯，聚氨酯，苯酚樹脂，密胺樹脂，呋喃樹脂熱固性樹脂薄膜或聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚乙烯，尼龍，聚乙烯醇，ABS熱塑性樹脂薄膜制成。
本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜，其電阻率主要由三個方面因素影響1選用的碳纖維種類
2碳纖維的長度3碳纖維的分布密度在選定碳纖維和確定長度后，只需在沉降過程中控制碳纖維分布密度即可控制導(dǎo)電薄膜的電阻率。
碳纖維的長度宜選擇在1-18mm，其中以2-12mm為優(yōu)選范圍。
碳纖維的分布密度選擇在0.2～4毫克/平方厘米，以0.3～3毫克/平方厘米為優(yōu)選分布密度。在振動沉降量穩(wěn)定后，主要由薄膜的移動速度來決定。
實際生產(chǎn)中由控制輥軸的轉(zhuǎn)速來控制。
本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜與碳纖維紙相比具有以下優(yōu)點1、電熱轉(zhuǎn)換效率更高由于本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜由純粹的碳纖維直接構(gòu)成導(dǎo)電通路，形成面狀發(fā)熱體，而沒有碳纖維紙中紙漿雜質(zhì)的干擾影響，其電熱轉(zhuǎn)換效率更高，可比碳纖維紙?zhí)岣?％-10％，達(dá)到99％以上。更加節(jié)能。
2、綜合性能更高由于沒有紙漿成分，本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜有更良好的防火，耐潮濕，耐腐蝕性能，熱穩(wěn)定性也更好，有更長的使用壽命。
3、成本更低廉本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜將碳纖維紙的大部分工序省略，其生產(chǎn)費用至少下降10％-25％，有更強(qiáng)的價格競爭力。
本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜的制備方法包括碳纖維的加工，絕緣膠的浸漬，刮膠，碳纖維的均勻沉降，碳纖維粘附在薄膜上，與帶金屬電極的薄膜復(fù)合，熱輥或熱壓固化，收卷，驗收，成品包裝。
其具體加工過程如下1.選用聚丙烯晴碳纖維、瀝青基碳纖維或人造纖維基碳纖維，將長絲切短至1-18mm，考慮到沉降需要及導(dǎo)電電阻率需要，以2-12mm為最優(yōu)選擇。
2.將碳纖維裝入振動器中，通過振動可使切短碳纖維不斷連續(xù)通過金屬細(xì)孔振動篩均勻沉降下來。
3.輥軸上絕緣薄膜進(jìn)入膠容器進(jìn)行浸漬處理。
4.通過刮刀將薄膜上膠液刮至較薄，并使之成粘性狀態(tài)。
5.薄膜通過碳纖維沉降區(qū)，碳纖維自然沉降于薄膜上，并被粘附在其上。
6.另一條輥線上，絕緣薄膜浸膠，刮刀刮膠。
7.另一條輥線上，絕緣薄膜浸膠后，兩端被粘附金屬箔電極或印刷導(dǎo)電漿料電極。
8.粘附有碳纖維的薄膜被剪切成定長薄膜段，并形成固定間距。
9.粘負(fù)有碳纖維的薄膜與上面覆有電極的薄膜及下面涂膠薄膜輥壓復(fù)合。
10.加壓加熱固化。
11.收卷12.檢驗13.覆金屬箔14.印刷標(biāo)志線15.成品包裝本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜，其制備工藝簡潔，效率很高，適合于大工業(yè)、大批量生產(chǎn)。同時在生產(chǎn)中可以通過適時調(diào)整輥軸速度，可在不同長度段生產(chǎn)出不同電阻率的產(chǎn)品，也就是說可在同一批薄膜上分段生產(chǎn)出不同電阻率產(chǎn)品，在滿足了小批量訂單的同時又能做到規(guī)?；a(chǎn)，生產(chǎn)靈活機(jī)動，生產(chǎn)成本大幅降低，這是碳纖維紙生產(chǎn)工藝所無法比擬的。
另外，由于碳纖維的分布密度在生產(chǎn)中可以直接進(jìn)行直觀的準(zhǔn)確調(diào)整，其電阻率的控制相對于碳纖維紙的生產(chǎn)工藝要精確和簡便。
可以直接利用現(xiàn)有SMC生產(chǎn)線，經(jīng)過簡單改造即可形成本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜生產(chǎn)線。
以下通過實施例1來進(jìn)一步說明本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜構(gòu)造圖2為本實施例的低溫輻射碳纖維電熱膜剖面圖。
圖3為本實施例的低溫輻射碳纖維電熱膜制備方法流程圖。
本實施例的低溫輻射碳纖維電熱膜由兩端覆有金屬電極2的上層絕緣膜1，粘附有碳纖維層6的導(dǎo)電薄膜5，及下層絕緣薄膜4和金屬反射箔3復(fù)合而成。
絕緣薄膜浸漬膠后，表面粘附通過沉降均勻分布的3、4mm長度短碳纖維層6，形成可導(dǎo)電的面狀發(fā)熱體導(dǎo)電薄膜5。導(dǎo)電薄膜5表面復(fù)合帶有金屬電極2的絕緣薄膜1，下表面復(fù)合絕緣薄膜4及金屬反射箔3。
本實施例的低溫輻射碳纖維電熱膜，其復(fù)合層中的絕緣薄膜1，4，5均采用玻纖布，浸漬的絕緣膠為環(huán)氧樹脂。電極2采用銅箔。反射金屬箔3采用鋁箔。
本實施例的低溫輻射碳纖維電熱膜，其短碳纖維層采用聚丙烯晴碳纖維。
本實施例的低溫輻射碳纖維電熱膜，其中的導(dǎo)電薄膜5不連續(xù)并間隔均等的排列，其在復(fù)合層中的空檔由印刷際示線7在空檔中距標(biāo)示。
下面通過實施例2來說明本實施例的低溫輻射碳纖維電熱膜制備方法。
選擇電阻率為16uΩm聚丙烯晴碳纖維，將其用剪切機(jī)切斷至3～4mm的長度，裝入振動篩中。試調(diào)整沉降量及輥軸速度使其沉降分布密度控制在1.30～1.45毫克/平方厘米。
浸漬過環(huán)氧樹脂的玻纖布通過密閉的沉降區(qū)，碳纖維均勻的沉降在玻纖布上，并被粘附。
通過輥壓，粘附碳纖維的玻纖布與另外輥線上的兩端敷有銅箔電極的玻纖布及浸漬過環(huán)氧樹脂的玻纖布復(fù)合，復(fù)合層經(jīng)過120度高溫?zé)釅海袒蟪蔀閷?dǎo)電薄膜。
經(jīng)檢驗其電阻率為3.9Ωcm。通以220v電壓，功率密度為0.09w/平方厘米。環(huán)境溫度為16度，表面溫度為65度。
權(quán)利要求
1一種低溫輻射碳纖維電熱膜由兩端覆有金屬電極(2)的上層絕緣膜(1)，粘附有碳纖維層(6)的導(dǎo)電薄膜(5)，及下層絕緣薄膜(4)和金屬反射箔(3)復(fù)合而成。
2根據(jù)權(quán)利1要求所述的低溫輻射碳纖維電熱膜，其特征在于其所述碳纖維選用聚丙烯腈基碳纖維，瀝青基碳，其特征在于該電熱膜中的碳纖維層是由導(dǎo)電碳纖維均勻的沉降并粘附在浸漬絕緣膠的絕緣薄膜上形成的。
3根據(jù)權(quán)利1要求所述的低溫輻射碳纖維電熱膜，其特征在于其所述碳纖維選用聚丙烯腈基碳纖維，瀝青基碳纖維和纖維素基碳纖維中的一種。
4根據(jù)權(quán)利1要求所述的低溫輻射碳纖維電熱膜，其特征在于其所述碳纖維是聚丙烯腈基碳纖維(PAN)。
5根據(jù)權(quán)利1要求所述的低溫輻射碳纖維電熱膜，其特征在于其所述的絕緣薄膜由具備絕緣性能的玻纖布，無紡布及環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺樹脂，酚醛樹脂，不飽和聚酯，聚氨酯，苯酚樹脂，密胺樹脂，呋喃樹脂熱固性樹脂薄膜或聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚乙烯，尼龍，聚乙烯醇，ABS熱塑性樹脂薄膜制成。
6根據(jù)權(quán)利1要求所述的低溫輻射碳纖維電熱膜，其特征在于其所浸漬膠為環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺樹脂，酚醛樹脂，不飽和聚酯，聚氨酯，苯酚樹脂，密胺樹脂，呋喃樹脂或聚丙烯制成。
7根據(jù)權(quán)利1要求所述的低溫輻射碳纖維電熱膜，其特征在于其所述碳纖維在絕緣薄膜上的分布密度為0.2～4毫克/平方厘米，以0.3～3毫克/平方厘米為優(yōu)選分布密度。
8根據(jù)權(quán)利1要求所述的低溫輻射碳纖維電熱膜，其特征在于其所述碳纖維長度為2～18mm，以2～12mm為最優(yōu)選擇。
9一種低溫輻射碳纖維電熱膜的制備方法，其包括以下步驟1選用聚丙烯晴碳纖維、瀝青基碳纖維或纖維素基碳纖維，將長絲切短至1～18mm，考慮到沉降需要及導(dǎo)電電阻率需要，以2～12mm為最優(yōu)選擇。2將碳纖維裝入振動器中，通過振動可使切短碳纖維不斷連續(xù)通過金屬細(xì)孔振動篩均勻沉降下來。3輥軸上絕緣薄膜進(jìn)入膠容器進(jìn)行浸漬處理。4通過刮刀將薄膜上膠液刮至較薄，并使之成粘性狀態(tài)。5薄膜通過碳纖維沉降區(qū)，碳纖維自然沉降于薄膜上，并被粘附在其上。6另一條輥線上，絕緣薄膜浸膠，刮刀刮膠。7另一條輥線上，絕緣薄膜浸膠后，兩端被粘附金屬箔電極或印刷導(dǎo)電漿料電極。8粘附有碳纖維的薄膜被剪切成定長薄膜段，并形成固定間距。9粘負(fù)有碳纖維的薄膜與上面覆有電極的薄膜及下面涂膠薄膜輥壓復(fù)合。10加熱加壓進(jìn)行固化。11收卷12檢驗13覆金屬箔14印刷標(biāo)志線15成品包裝
10根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的低溫輻射碳纖維電熱膜用于民用，工業(yè)或農(nóng)業(yè)供暖，加熱，保溫裝置或設(shè)備上。
11根據(jù)權(quán)利要求1至8的低溫輻射碳纖維電熱膜，其中的導(dǎo)電薄膜不連續(xù)并間隔均等的排列，其在復(fù)合層中的空檔由印刷標(biāo)示線在空檔中距標(biāo)示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫輻射碳纖維電熱膜及其制備方法,電熱膜由兩端覆有金屬電極的上層絕緣薄膜,粘￡附有碳纖維層的導(dǎo)電薄膜,及下層絕緣薄膜和金屬反射箔復(fù)合而成。其制備方法有以下步驟:選擇適當(dāng)電阻率的碳纖維,將其切斷至合適的長度,裝入振動篩中。試調(diào)整沉降量及輥軸速度使其沉降分布密度控制在預(yù)定密度。浸漬過的薄膜通過密閉的沉降區(qū),碳纖維均勻的沉降在薄膜上,并被粘附。通過輥壓,粘附碳纖維的薄膜與另一條輥線上的兩端敷有電極的薄膜復(fù)合。復(fù)合薄膜經(jīng)過熱壓固化后成為導(dǎo)電薄膜。本發(fā)明的低溫輻射碳纖維電熱膜相對于碳纖維紙電熱轉(zhuǎn)換效率更高,綜合性能更高,成本更低廉。制備工藝簡潔,效率高,在滿足了小批量訂單的同時又能做到規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號H05B3/34GK1338885SQ0012158
公開日2002年3月6日 申請日期2000年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月14日
發(fā)明者姚雪雷 申請人:姚雪雷