[发明专利]一种发热膜及其制备方法和应用

说明书

本发明属于发热材料技术领域，公开了一种发热膜及其制备方法和应用。该发热膜包括发热层和包覆发热层的绝缘层；发热层由发热内层和附着在发热内层两面的导电纤维、金属片构成；制备发热内层的原料包括硅橡胶、二氧化硅、炭黑、氧化锆、二硅化钼、硅晶、稀土金属和固化剂；制备绝缘层的原料包括硅胶和稀土元素。本发明利用硅橡胶、二氧化硅、炭黑、氧化锆、二硅化钼、硅晶和稀土金属的共同作用，以及绝缘层所形成的保护层，提高了发热膜的耐高温性能和升温速度，使发热膜能够在短时间内升温至20‑105℃。本发明提供的发热膜受外界环境影响小，发热膜安全、节能、环保，使用寿命长，应用范围广。

技术领域

本发明属于发热材料技术领域，具体涉及一种发热膜及其制备方法和应用。

背景技术

发热膜是由电绝缘材料与封装其内的发热电阻材料组成的平面型发热元件。发热片工作时将电能转化为热能，并将热能主要以辐射的形式向外传递。与传统电加热体相比，其具有明显的优势，如：电热转换效率较高；电磁辐射小，对人体危害小；有效发热面积大，热均匀性和热舒适性好；物理性能较稳定，功率变化小等。

但是目前市场上的发热膜，如碳纤维发热膜和石墨烯膜，仍然存在很多不足，如发热范围小，尤其是不耐高温，在高温状态下，会发生不可修复的脆裂；且大部分发热膜、发热片存在升温速度慢，断电后热量消散速度快等缺点。

因此，亟需提供一种发热膜，能够耐高温，且升温速度快。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种发热膜，能够耐高温，且升温速度快。

一种发热膜，包括发热层，包覆所述发热层的绝缘层；所述发热层由发热内层和附着在所述发热内层两面的导电纤维、金属电极片构成；制备所述发热内层的原料包括硅橡胶、二氧化硅、炭黑、氧化锆、二硅化钼、硅晶、稀土金属和固化剂；制备所述绝缘层的原料包括硅胶和稀土元素。

本发明通过对发热内层与绝缘层进行设计，使制得的发热膜，能够耐高温，且升温速度快。其中利用硅橡胶、二硅化钼、氧化锆和二氧化硅形成稳定可靠的金属键、共价键，使发热层具有良好的耐高温性能，稀土金属能够进一步提升耐高温性能；同时发热层中氧化锆具有高电阻率，在通电瞬间能让发热片迅速升温达到预定温度；而二硅化钼和呈网状链紧密堆积的炭黑，交织在硅橡胶中形成链式导电结构，赋予聚合物稳定的导电性，提升发热层的电热转换率；此外，二硅化钼在高温下还能形成二氧化硅钝化层以阻止进一步氧化，增强耐高温性能。而绝缘层中稀土元素均匀地分布在硅胶中，当涂覆于发热层时，稀土元素能够在发热层表面形成保护膜，防止硅晶体等因高温连续氧化而失去发热功能，提高发热层的抗氧化能力，使发热层保持高电热转换率。

优选的，制备所述发热内层的原料，按重量份计，包括：10-30份硅橡胶、5-20份二氧化硅、10-30份炭黑、5-20份氧化锆、5-15份二硅化钼、5-20份硅晶、5-15份稀土金属和1-10份固化剂。

进一步优选的，制备所述发热内层的原料，按重量份计，包括：10-25份硅橡胶、5-15份二氧化硅、10-20份炭黑、5-15份氧化锆、5-10份二硅化钼、5-15份硅晶、5-10份稀土金属和1-8份固化剂。

优选的，制备所述发热内层的原料还包括填料；进一步优选的，所述填料为5-20份；更优选的，所述填料为5-15份。

优选的，所述填料为膨润土、云母粉、石英粉或碳纤维中的至少一种。

优选的，所述固化剂为热固化剂，如聚氨酯丙烯酸酯。

优选的，在所述绝缘层中，所述硅胶和所述稀土元素的质量比为10：(0.1-2)；进一步优选的，所述硅胶和所述稀土元素的质量比为10：(0.5-1.5)；更优选的，所述硅胶和所述稀土元素的质量比为10：1。

优选的，所述稀土元素选自镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、铕(Eu)、铽(Tb)或镱(Yb)中的至少一种。