【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电加热材料，具体为一种有机无机复合电热膜材料及制备方法与应用。
技术介绍
1、随着现代科学技术的飞速发展，家庭理疗保健取暖、工业领域制品热加工成形及热处理条件要求越来越严格，加热方式和新型加热材料的开发研究在材料科学和能源开发领域内占有极为重要的地位。随着研究的深入，电热材料的种类越来越丰富，其应用范围亦越来越广泛。
2、当前，常见的电热材料有金属电热材料、陶瓷型电热材料和碳基电热材料。金属基电热材料具有导热快，加热迅速的优点，但其存在着电热效率、低成本高昂和易腐蚀的缺点。陶瓷型电热材料电热转换效率高、抗氧化性强和耐腐蚀等优点，但其存在着升温响应慢和韧性差的缺点。为了克服金属和陶瓷型电热材料的不足，相继开发了碳基电热材料，一定程度上促进了电热材料的发展。导电碳材料因其高导电性、对环境友好、成本低廉、稳定性好等诸多优势备受关注，特别是采用具有柔性、成型性好的聚合物为基材，将导电碳填料与聚合物进行复合制成碳基聚合物复合电热膜材料，已经成为目前电热复合材料领域的热点。
3、比如，专利cn108521683b中将超声分散的石墨烯、氧化石墨烯和纳米纤维素复合浆料喷涂印刷在基材上固化形成电热层。尽管如此，此类电热复合材料发热温度不到100℃，且机械稳定性差，极大程度限制了其在高温领域的应用。因此，如何突破碳基电热材料在高温范围（>200℃）的环境中安全使用仍然是一个亟需解决的难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、第一方面，本专利技术提供一种有机无机复合电热膜材料，包括聚酰亚胺纤维骨架、浇筑在骨架上成膜的电热层和设置于电热层上的对电极；所述的聚酰亚胺纤维骨架由静电纺丝法制备；所述的对电极与电热层采用固化连接。
4、作为本专利技术进一步改进，所述聚酰亚胺纤维骨架中的纤维直径为10~1000 nm。
5、作为本专利技术进一步改进，所述电热层材料由以下重量份的物质组成：低熔点玻璃粉60~80份、导电填料20~40份和液体分散剂100~300份。
6、作为本专利技术进一步改进，所述的低熔点玻璃粉为pb-bi-b、pb-zn-b、pb-si-b、bi-zn-b、v-p-sb、zn-b-si或sn-p-zn中的一种或多种。
7、作为本专利技术进一步改进，所述的低熔点玻璃粉的粒径6~16 μm。
8、作为本专利技术进一步改进，所述的导电填料为导电石墨、炭黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、氧化石墨烯或活性炭中的一种或多种。
9、作为本专利技术进一步改进，所述的液体分散剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、异丙醇、正丁醇、乙醇、丙三醇或蒸馏水中的一种或多种。
10、本专利技术的目的之二是提供一种根据以上所述的无机复合电热膜材料的制备方法，包括以下步骤：
11、将装有聚酰亚胺溶液的注射器置于静电纺丝设备中进行静电纺丝，制得聚酰亚胺纤维骨架；
12、按照重量份数称取低熔点玻璃粉60~80份和导电填料20~40份加入到100~300份液体分散剂中，随后搅拌均匀制得无机复合电热复合物油墨；
13、将无机复合电热复合物油墨浇筑在聚酰亚胺纤维骨架，在300~350℃下干燥2~4 h后自然冷却成膜得到有机无机复合电热膜材料；
14、将有机无机复合电热膜材料表面设置对电极，得到有机无机复合电热膜。
15、作为本专利技术进一步改进，所述静电纺丝的工艺参数为：基材运转速率0.2~2.0 m/min，滚筒旋转速率6~10 rpm，接收距离10~50 cm，电压15~50 kv，纳米纤维克重10~100 g/m2。
16、本专利技术的目的之三是提供一种所述的有机无机复合电热膜材料作为高温电加热膜材料的应用，特别是应用于风机叶片中。
17、与现有技术相比，本专利技术提供的有机无机复合电热膜材料的有益效果是：
18、本专利技术提供了一种耐高温、阻燃性强、寿命长、安全性好、机械性能优异、成本低廉、操作简便的有机无机复合电热膜材料。所述有机无机复合电热膜，包括一层由聚酰亚胺纤维骨架、浇筑在骨架上成膜的电热层和设置于电热层上的对电极；所述的聚酰亚胺纤维骨架由静电纺丝法制备；所述的电热层材料以低熔点玻璃粉、导电填料和液体分散剂为原料；所述的对电极与电热层采用固化连接。其中将原料按一定比例混合均匀后获得无机复合电热膜油墨，将其浇筑在聚酰亚胺纤维骨架表面，在300~400℃干燥2~4 h后自然冷却获得有机无机复合电热膜。具体优点如下：
19、（1）该电热膜材料为有机无机复合材料，具有耐高温特性，可在短时内升温至350℃，能在200~300℃高温下长期稳定工作。
20、（2）该电热膜材料选用具有刚性结构的聚酰亚胺为骨架，与电热层形成大量氢键，提高了有机无机复合电热膜材料的机械性能，具有较高的韧性。
21、（3）本专利技术提供的无机复合电热膜材料具有极高的阻燃性，安全性极佳，提高了使用寿命。
22、（4）本专利技术提供的有机无机复合电热膜材料的制备工艺简易，操作安全。
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1.一种有机无机复合电热膜材料，其特征在于，包括聚酰亚胺纤维骨架、浇筑在骨架上成膜的电热层和设置于电热层上的对电极；所述的聚酰亚胺纤维骨架由静电纺丝法制备；所述的对电极与电热层采用固化连接。
2. 根据权利要求1所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维骨架中的纤维直径为10~1000 nm。
3.根据权利要求1所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述电热层材料由以下重量份的物质组成：低熔点玻璃粉60~80份、导电填料20~40份和液体分散剂100~300份。
4.根据权利要求3所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述的低熔点玻璃粉为Pb-Bi-B、Pb-Zn-B、Pb-Si-B、Bi-Zn-B、V-P-Sb、Zn-B-Si或Sn-P-Zn中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述的低熔点玻璃粉的粒径6~16 μm。
6.根据权利要求3所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述的导电填料为导电石墨、炭黑、碳纳米管、碳纳米纤维、石墨烯、氧化石墨烯或活性炭中的一种
7.根据权利要求3所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述的液体分散剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、异丙醇、正丁醇、乙醇、丙三醇或蒸馏水中的一种或多种。
8.一种如权利要求1-7任一项所述有机无机复合电热膜材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述有机无机复合电热膜材料的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝的工艺参数为：基材运转速率0.2~2.0 m/min，滚筒旋转速率6~10 rpm，接收距离10~50cm，电压15~50 kV，纳米纤维克重10~100 g/m2。
10.一种如权利要求1-7任一项所述有机无机复合电热膜材料作为高温电加热膜材料的应用，其特征在于，应用于风机叶片中。
...【技术特征摘要】
1.一种有机无机复合电热膜材料，其特征在于，包括聚酰亚胺纤维骨架、浇筑在骨架上成膜的电热层和设置于电热层上的对电极；所述的聚酰亚胺纤维骨架由静电纺丝法制备；所述的对电极与电热层采用固化连接。
2. 根据权利要求1所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述聚酰亚胺纤维骨架中的纤维直径为10~1000 nm。
3.根据权利要求1所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述电热层材料由以下重量份的物质组成：低熔点玻璃粉60~80份、导电填料20~40份和液体分散剂100~300份。
4.根据权利要求3所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述的低熔点玻璃粉为pb-bi-b、pb-zn-b、pb-si-b、bi-zn-b、v-p-sb、zn-b-si或sn-p-zn中的一种或多种。
5.根据权利要求3所述有机无机复合电热膜材料，其特征在于，所述的低熔点玻璃粉的粒径6~16 μm。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张丽辉，童博，夏阳，敖海，徐越，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，邵忠洁，金玉岭，韩红亮，
申请(专利权)人：华能赫章风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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