[发明专利]高分子复合电热材料、其制备方法、以及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，特别是涉及一种高分子复合电热材料、其制备方法、以及其用途。这种高分子复合电热材料属于低温电热材料，在0～160℃以内的低温加热领域有着广泛的应用前景。

背景技术

众所周知，在电热材料应用领域利用电热合金丝进行加热已具有相当长的历史了。但因其电热转换效率低，仅50％～70％、易氧化变脆而断裂、抗震性能差等缺点，加之其功率密度极大，只适合在高温加热或中高温加热领域应用，且只适合在加热空间相对较小、加热目的物相对固定和电热材料易于维护和更换的场合。

为了克服电热合金丝的缺点，许多学者和研究人员进行了广泛的研究和探讨，开发出了多种电热材料，以满足不同领域的应用；尤其在有机化学领域，结构型高分子导电材料和复合型高分子导电材料的发现，使电加热领域得以迅猛、快速发展，且应用范围迅速扩大，甚至发展并触及到了我们生活的方方面面。结构型高分子导电材料是以具有共轭双键的高分子材料，经掺杂制备的高性能导电材料，其导电率、性能优异，有些材料的电导率甚至超过金属材料，但其成本昂贵、加工困难，大规模商品化应用仍存在众多技术难题。

复合型高分子导电材料是以高分子聚合物为连续相，以无机导电粉末(碳黑、石墨、金属等)、导电纤维(碳纤维、金属纤维)、碳纳米管等为分散相，按不同的原材料及配方，经过相应的加工工艺制造而成的。它大概可以表现为导电橡胶、导电塑料、导电油墨、导电涂料、导电粘接剂等形式。上述形式的复合导电材料有其各自的特点以及适用性。例如，导电橡胶和导电塑料主要用作抗静电和电磁屏蔽制品，当作为电热材料使用时，由于这两种材料的耐温性能有限，致使其只适合在0～100℃以内的范围工作，且极易因过热而使电气性能衰减；众所周知任何材料的热阻是与其厚度成正比的，由于导电橡胶和导电塑料很难加工成薄膜状，因此，其电热转换效率必然会随材料厚度的增加而降低。导电粘接剂是为了高性能电气连接而制备的，它具备的特性应是高电导率、高导热性和高粘接性能。导电油墨非常适合制作膜状电热材料，但它由于制作工艺(印刷方式)及其材料结构的原因，使其存在一些不足之处。如，对承载基材表面的平整度要求较严、有效发热区域非100％、导电油墨的印刷量可调范围较窄使其产品电热性能的可调性较弱。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述复合型高分子导电材料现有技术的缺陷，提供一种厚度为0.2～2mm、电阻值范围易于调整、适用电压(交流、直流)范围广泛、电热转换率高、适用于0～160℃范围以内的低温加热应用的高分子复合电热材料及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种高分子复合电热材料，其特征在于，包括高分子复合电热涂料和承载这种涂料的基材，所述高分子复合电热涂料包括100重量份的高分子树脂基料、1～50重量份的导电填料、1～30重量份的助剂和100～600重量份的溶剂；所述基材为薄的、柔性的且适合于涂覆涂料性物体的材料。

所述基材为塑料薄膜、玻璃纤维布、无纺布、化纤布或棉本色布。

所述高分子复合电热涂料包括的高分子树脂基料选自环氧树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、聚碳酸酯树脂。

所述高分子复合电热涂料包括的导电填料选自导电碳黑、导电石墨、碳纤维、金属粉、金属纤维中的一种或两种以上。所述的导电碳黑为导电填料中的必要成分(在本发明中也称作主导电填料)，其余均为辅助导电填料。

所述的导电碳黑为特导电碳黑、超导电碳黑或乙炔碳黑，且在高分子复合电热涂料中的配合量为相对于100重量份的高分子树脂基料不得少于3重量份，优选的配合量为3～35重量份，进一步优选的配合量为5～28重量份。

所述的辅助导电填料中的导电石墨平均粒径是介于1～50μm之间，其在高分子复合电热涂料中的配合量为相对于100重量份的高分子树脂基料为0～45重量份，优选的配合量为0～32重量份，进一步优选的配合量为0～25重量份。

所述高分子复合电热涂料包括的助剂为偶联剂、增塑剂、稳定剂、分散剂、润滑剂和其它助剂的一种或两种以上。

所述的偶联剂为KH550、KH570、A151、OFS-6020、DL602中的一种或两种以上，其在高分子复合电热涂料中的配合量为相对于100重量份的高分子树脂基料为0.1～10重量份，优选的配合量为0.3～6重量份，进一步优选的配合量为0.5～3重量份。