[发明专利]一种用于加热的二氧化锡导电薄膜的生产工艺

说明书

技术领域

本发明提供了一种用于加热的二氧化锡导电薄膜的生产工艺，属于薄膜材料领域。

背景技术

电热膜是直接将电能转换成热能的电热元件，附着在搪瓷、玻璃、陶瓷等绝缘材料表面的一层导电薄膜。其通电后利用电阻发热原理能够将电能转化为热能。与电热管、电热棒、电热板、电暖器、电饭煲、电磁炉等一样，是电热产品庞大家族中的一个组成部分。金属锡氧化物电热膜材料具有面状发热、电热转换效率高、无明火、耐腐蚀、耐磨损、体积小、重量轻、放热能力强、清洁卫生、成本低廉等突出特点。电热膜产品在冬季石油管道及电缆保暖、室内采暖等方面具有广阔的应用前景，并已经在饮水机、电热水器、电热水龙头、电暖器、电火锅、电咖啡壶、电烤箱、电加热板、电热医疗器械等方面获得了广泛应用。

尽管二氧化锡基质电热膜具有以上优点，但至今电热膜还存在功率衰减、使用寿命短的问题，还没有找到合适的解决办法。中国专利CN1033225A提出了采用以四氯化锡、三氯化锑为主要原料采用喷涂法制备氧化锡锑电热膜的方法。中国专利CN1055593A提出了一种以氧化锡锑电热膜为加热元件的快热式即热水器的制作方法。中国专利CN1082803A指出纯氧化锡锑电热膜存在高温热稳定性差，长期使用后性能衰减的现象提出通过向上述氧化锡锑组分中添加其他金属离子的方法解决上述问题。其仍以四氯化锡和三氯化锑为锡和锑的主要原料。中国专利CN1083653A提出了针对某种需要（需要的具体内容该专利没有明确）通过在氧化锡锑中添加稀土元素的办法实现这种需要。其具体实施也是采用四氯化锡和三氯化锑为锡、锑的原料进行喷涂到基体材料上得到。中国专利CN1174487A针对氧化锡锑电热膜热稳定性差，膜层电阻适用范围小的情况提出了在氧化锡锑组分中添加其他离子达到解决上述缺陷的目的。具体也是通过四氯化锡、醋酸锑、盐酸等原料的喷涂法。中国专利CN1277268A针对以往氧化锡锑电热膜衰减严重，工作温度范围小的情况提出了通过向氧化锡锑电热膜中添加其他离子的办法来解决上述问题，具体也是以四氯化锡、三氯化锑的喷涂法。

必须看到通过添加其他离子来提高二氧化锡电热膜功率稳定性的途径是牺牲电热薄膜导电性，也就是降低了加热功率来实现的。这是因为二氧化锡主要是通过掺杂高价态阳离子来实现导电性的，在此基础上再掺杂低价态阳离子会降低薄膜中载流子浓度，同时载流子迁移率也会降低，这样薄膜的电导率就会降低，整块薄膜的电阻就会上升，最终由此制作成的加热元件的加热功率密度就会降低。单位面积上加热功率的降低必然会使得整个加热部分的体积增加，从而占用了更多空间，而空间的增加也会造成保温层的增加，引起一系列不利后果。所以探索如何在不掺杂其他金属离子也能达到提高二氧化锡电热膜功率稳定性，其重要性不言而喻。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于加热的二氧化锡导电薄膜的生产工艺，其目的在于在不降低二氧化锡电热膜的加热功率密度的前提下，提高二氧化锡电热膜的电阻稳定性，也就是使得由此制作的加热元件的功率不发生衰减，大幅度延长加热元件的使用寿命。使用此二氧化锡电热膜制作成的注塑机加热装置比现有二氧化锡电热膜加热元件的使用寿命提高5倍以上。

本发明的目的是这样实施的：将四氯化锡、三氯化锑及乙二醇、聚乙烯醇中的一种或几种溶解于乙醚、丙酮、甲醇中的一种，形成稳定透明的溶液，其中三氯化锑和四氯化锡物质的量之比为2:100-15:100，乙二醇、聚乙烯醇添加物的质量总和与四氯化锡质量之比为0.1:100-3:100，溶液中四氯化锡的浓度为0.6-3mol/L。采用压缩空气、超声波振荡或者加热气化的方法实现，再通过管道输送到表面温度为400-900℃的平板玻璃、云母板、陶瓷板等耐高温无机平板表面，从而形成可用于将电能转化为热能的导电二氧化锡薄膜。

附图说明：

图1为实施例1中薄膜的X射线衍射图谱。

图2为实施例2中薄膜的X射线衍射图谱。

图3为实施例3中薄膜的X射线衍射图谱。

具体实施方式：

实施例1

将2公斤五水四氯化锡和相应量的三氯化锑溶解于乙醚中，其中三氯化锑和四氯化锡物质的量之比为2:100，再加入四氯化锡质量的3%的聚乙烯醇，形成四氯化锡浓度为1.5 mol/L的透明稳定溶液。采用5公斤压力的压缩空气将上述溶液雾化成液滴，以不锈钢管传输到表面温度为800℃平板微晶玻璃表面，形成了具有彩虹膜的导电薄膜，薄膜方块电阻为30Ω/□，图1为该薄膜的X射线衍射图谱，显示为二氧化锡物相。

实施例2