【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电加热器件领域，具体为一种高导热复合电热膜及其制备方法。
技术介绍
1、电热膜是一种基于焦耳热效应的二维电发热器件，在电热膜两端施加一定电压，使电流通过具有一定电阻的电热膜(等效为纯电阻电路)，根据q＝i2·r·t(q为热量，i为经过电热膜的电流，r为电热膜的电阻，t为通电时间)，即可使电能转化为热能。一般，聚合物基复合电热膜发热芯层主要由聚合物绝缘相和导电填料构成，聚合物绝缘相的作用为维持结构的稳定，赋予电热膜一定的机械强度、可拉伸性、柔性等，导电填料主要用于形成电子传输通道，使电热膜具有良好的导电性，形成纯电阻器。此外，在电热膜制备过程中会加入一些辅助填料或助剂，如无机功能填料、表面活性剂、消泡剂、偶联剂等。
2、近些年来，电热膜已广泛应用于航天、汽车工业、电化学储能、石油化工、家具家电等领域。电热膜的加热温度从30℃至300℃不等，加热温度越高，则对其组成成分及电热膜的性能要求越高，尤其是对高温的耐受性。而大部分的聚合物材料作为电热膜绝缘相对高温的耐受性差，易发生氧化分解、软化变形等结构性崩塌，造成电加热失效，甚至引发严重的安全事故。一些具有较高温度耐受性的聚合物，如聚酰亚胺(pi)、聚砜(psf)、聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)、聚醚砜(pes)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚氨酯(pu)等。
3、尽管这些高温度耐受性的聚合物作为电热膜的绝缘相能够提升电热膜的高温工作上限，然而，随着新型领域的发展，对电热膜的服役条件提出了新要求，亟需提升电热膜的工作温度上限。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高导热复合电热膜及其制备方法，本专利技术制备的高导热复合电热膜能够防止由于局部热量集中导致聚合物绝缘相发生软化致使电热膜结构崩塌，进而引发电加热失效。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种高导热复合电热膜，包括发热层、金属载流条和绝缘防水层，所述发热层由丝状导热网络和填充在丝状导热网络空隙内的导电复合材料组成，所述金属载流条设置于发热层两端，所述绝缘防水层设置于发热层和金属载流条两侧。
4、作为进一步可选的技术方案，所述丝状导热网络是由含有高导热填料的聚合物溶液通过静电纺丝法制得。
5、作为进一步可选的技术方案，所述导电复合材料由导电油墨浇筑在丝状导热网络空隙中，并干燥制得。
6、可选地，所述发热层的厚度为20-200μm。
7、可选地，所述丝状导热网络的厚度为10-200μm。
8、可选地，所述金属载流条材质为铜、铝、镍、铁中的一种或多种。
9、可选地，所述金属载流条的厚度为20-500μm。
10、可选地，所述绝缘防水层为聚酰亚胺(pi)、聚砜(psf)、聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)、聚醚砜(pes)、聚氨酯(pu)、导热硅胶中的一种或多种。
11、可选地，所述绝缘防水层的厚度为10-200μm。
12、第二方面，本专利技术提供一种高导热复合电热膜的制备方法，包括以下步骤：
13、s1、将聚合物材料溶解于有机溶剂中，加热搅拌形成聚合物溶液，随后将高导热填料加入至聚合物溶液中，加热搅拌形成含有高导热填料的聚合物溶液；
14、s2、将含有高导热填料的聚合物溶液采用静电纺丝法，并加热干燥制得丝状导热网络；
15、s3、将聚合物材料溶解于有机溶剂中，加热搅拌形成聚合物溶液，再将导电填料加入至聚合物溶液中，加热搅拌形成导电油墨；
16、s4、将s3中所述的导电油墨浇筑于s2中所述的丝状导热网络空隙中，加热干燥后即可得到发热层；
17、s5、将金属载流条贴附于s4中所述的发热层的两端；
18、s6、在s5得到的贴附有金属载流条的发热层两侧设置绝缘防水层。
19、可选地，聚合物材料与有机溶剂的质量比为(1～2):(4～6)；高导热填料与聚合物溶液的质量比为(1～2):(50～65)；
20、可选地，聚合物材料与有机溶剂的质量比为(1～2)：(4～8)，导电填料与聚合物溶液的质量比为(3～6)：(50～100)。
21、可选地，所述s1和s3中的聚合物材料为聚酰亚胺(pi)、聚砜(psf)、聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)、聚醚砜(pes)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚氨酯(pu)中的一种或多种。
22、可选地，所述s1和s3中的有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、异丙醇、正丁醇、丙三醇中的一种或多种。
23、可选地，所述s1中高导热填料为银粉、铜粉、铝粉、锌粉、碳化硅、氮化铝、石墨、玻纤粉、蒙脱土中的一种或多种。
24、可选地，所述s3中导电填料为石墨、导电炭黑、铜粉、铝粉、铁粉、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯和热解炭黑的一种或多种。
25、可选地，所述s1和s3中加热搅拌的温度50-100℃，搅拌速度为200-2000rpm，搅拌时间为2-10h。
26、可选地，所述s2中静电纺丝参数为：电压为10-20kv，针头到收集器的距离为10-20cm，注液速率为0.3-0.8ml/h，时间为1-8h。
27、可选地，所述s2和s4中加热干燥的温度为60-250℃，加热干燥的时间为2-12h。
28、基于上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：
29、本专利技术通过在电热膜的发热层结构中引入丝状导热网络，在电热膜结构中形成大量连续的快速导热通道，能够将复合电热膜内部的热量快速传导至表面或工件上，防止由于局部热量集中导致聚合物绝缘相发生软化致使电热膜结构崩塌，进而引发电加热失效。本专利技术的高导热复合电热膜具有优异的高温发热稳定性，其发热温度可达200-400℃，并能够长时稳定工作，这得益于丝状导热网络的存在，丝状导热网络将导电复合材料产生的热量快速传导至电热膜表面和待加热工件上，避免了由于局部热量集中导致导电复合材料结构崩塌的电热功能失效，有效提升了电热膜的高温工作上限；本专利技术的高导热复合电热膜生产制备工艺简单、成本较低，适宜大规模成产应用。
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1.一种高导热复合电热膜，其特征在于：所述高导热复合电热膜包括发热层、金属载流条和绝缘防水层，所述发热层由丝状导热网络和填充在丝状导热网络空隙内的导电复合材料组成，所述金属载流条设置于发热层两端，所述绝缘防水层覆盖于发热层和金属载流条两侧。
2.根据权利要求1所述的一种高导热复合电热膜，其特征在于：所述丝状导热网络是含有高导热填料的聚合物溶液通过静电纺丝法制得；
3.根据权利要求1所述的一种高导热复合电热膜，其特征在于：所述发热层的厚度为20-200μm，所述丝状导热网络的厚度为10-200μm，所述金属载流条的厚度为20-500μm。
4.根据权利要求1所述的一种高导热复合电热膜，其特征在于：所述金属载流条材质为铜、铝、镍、铁中的一种或多种；
5.一种高导热复合电热膜的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的高导热复合电热膜的制备方法，其特征在于，S1中，聚合物材料与有机溶剂的质量比为(1～2):(4～6)；高导热填料与聚合物溶液的质量比为(1～2):(50～65)；
7.根据权利要求5所述的
8.根据权利要求5所述的高导热复合电热膜的制备方法，其特征在于，所述高导热填料为银粉、铜粉、铝粉、锌粉、碳化硅、氮化铝、石墨、玻纤粉、蒙脱土中的一种或多种；所述导电填料为石墨、导电炭黑、铜粉、铝粉、铁粉、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯和热解炭黑的一种或多种。
9.根据权利要求5所述的高导热复合电热膜的制备方法，其特征在于，S1和S3中，所述加热搅拌的温度50-100℃，搅拌速度为200-2000rpm，搅拌时间为2-10h；S2和S4中，所述加热干燥的温度为60-250℃，加热干燥的时间为2-12h。
10.根据权利要求5所述的高导热复合电热膜的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝参数为：电压为10-20kV，针头到收集器的距离为10-20cm，注液速率为0.3-0.8ml/h，时间为1-8h。
...【技术特征摘要】
1.一种高导热复合电热膜，其特征在于：所述高导热复合电热膜包括发热层、金属载流条和绝缘防水层，所述发热层由丝状导热网络和填充在丝状导热网络空隙内的导电复合材料组成，所述金属载流条设置于发热层两端，所述绝缘防水层覆盖于发热层和金属载流条两侧。
2.根据权利要求1所述的一种高导热复合电热膜，其特征在于：所述丝状导热网络是含有高导热填料的聚合物溶液通过静电纺丝法制得；
3.根据权利要求1所述的一种高导热复合电热膜，其特征在于：所述发热层的厚度为20-200μm，所述丝状导热网络的厚度为10-200μm，所述金属载流条的厚度为20-500μm。
4.根据权利要求1所述的一种高导热复合电热膜，其特征在于：所述金属载流条材质为铜、铝、镍、铁中的一种或多种；
5.一种高导热复合电热膜的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的高导热复合电热膜的制备方法，其特征在于，s1中，聚合物材料与有机溶剂的质量比为(1～2):(4～6)；高导热填料与聚合物溶液的质量比为(1～2):(50～65)；
7.根据权利要求5所述的高导热复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：张丽辉，王冰佳，童博，敖海，文军，谭光道，徐超，赵江，杨文云，胡辉，吴孝伟，刘勇，付荣方，周世银，孟鹏飞，邬烔，
申请(专利权)人：华能威宁风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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