本發(fā)明涉及有機電熱膜及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫的有機柔性電熱膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
電熱膜是一種高效節(jié)能產(chǎn)品，2004年6月的世界環(huán)境日，中央電視臺播放的特別節(jié)目中提到：目前世界的能源狀況，按照當(dāng)前世界工業(yè)化發(fā)展速度和能源消耗，世界的石油儲量夠用40年、天然氣儲量夠用60年、煤炭儲量夠用200年，節(jié)能和開發(fā)可再生能源是擺在全人類面前的頭等大事。電熱膜技術(shù)作為一項新興技術(shù)，其廣泛使用必將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益和社會效益。我國是一個能源短缺的國家，按人口來計算用電水平離發(fā)達國家還存在著相當(dāng)大的差距。我國居民生活用電近幾年來增長很快，年增長率均在20％以上，現(xiàn)在已占總用電量的近10％。電熱器具很多是“電老虎”，像電熱炊具、取暖器的功率很多都在500瓦以上，保溫器具的功率也一般都在100瓦以上。全國各種電熱器具的總產(chǎn)量約為7000萬只左右，若其中三分之一為500瓦/只，三分之二為100瓦/只，則這些電熱器具消耗的總功率要達0.16億千瓦，以每天使用2小時計算一年耗電110億度以上。所以開發(fā)電熱膜產(chǎn)品，在節(jié)能上是很有意義的。若電熱膜能取代三分之一的傳統(tǒng)電熱元件，按節(jié)電20％計，則每年可節(jié)電20多億度。
用有機材料制成的透明電熱膜，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及航空航天領(lǐng)域。由于薄膜加熱材料和被加熱表面，是以化學(xué)鍵或分子的方式結(jié)合，因此，薄膜加熱材料較其它的加熱材料有較高的熱效率，一般達到90％以上。用電熱薄膜制成的電熱水器比電阻絲的電熱水器節(jié)電35％，且它有較寬的電壓適用范圍，適用6～240V的電壓，能夠十分方便地制成低壓加熱器；用于高寒地區(qū)使用的電熱手套只使用二節(jié)充電電池作電源；石油開采和輸送中，閥門用電阻絲加熱十分不方便，用電熱薄膜加熱就解決了這一問題；電熱薄膜在加熱中沒有明火，因此，它使用起來十分安全可靠，特別是在煤礦、化工廠、油庫等需要加熱的場所，使用電熱膜可以提高安全性。
但是，目前的的聚合物加熱元件，因為結(jié)構(gòu)及材料的問題，都存在局部過熱問題，導(dǎo)致使用過程中存在安全隱患，且只能在低溫下使用，不適用于高溫下的使用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種柔性的有機電熱膜，它的結(jié)構(gòu)均勻，能在高溫下長期使用，柔軟可折疊，且其制備方法簡單，適合工業(yè)推廣。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
一種耐高溫的有機柔性電熱膜，由復(fù)合導(dǎo)電膜和復(fù)合導(dǎo)熱膜組成，所述復(fù)合導(dǎo)熱膜由以下重量份的物質(zhì)組成：聚對苯二甲酸乙二酯100～120份、二甲基硅油50～80份、導(dǎo)熱填料30～60份、抗氧化劑3～5份、抗紫外線劑1～5份；
所述復(fù)合導(dǎo)電膜由以下重量份的物質(zhì)組成：聚苯胺60～100份、聚乙炔30～50份、碳纖維20～35份、導(dǎo)電粒子15～28份、阻燃劑1～5份、潤滑劑3～5份。
優(yōu)選的，所述耐高溫的有機柔性電熱膜，由復(fù)合導(dǎo)電膜和復(fù)合導(dǎo)熱膜組成，所述復(fù)合導(dǎo)熱膜由以下重量份的物質(zhì)組成：聚對苯二甲酸乙二酯100份、二甲基硅油60份、導(dǎo)熱填料40份、抗氧化劑3份、抗紫外線劑2份；
所述復(fù)合導(dǎo)電層由以下重量份的物質(zhì)組成：聚苯胺80份、聚乙炔40份、碳纖維28份、導(dǎo)電粒子20份、阻燃劑2份、潤滑劑3份。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱填料為白炭黑、氧化鋁、氮化鋁、氮化硼中的一種或多種。
優(yōu)選的，所述抗氧化劑為2，6二叔丁基對甲酚、硫代二丙酸二月桂酸酯、1,6六次甲基雙(3,5二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、1,3,5-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)三甲基苯中的一種。
優(yōu)選的，所述阻燃劑為聚二甲基硅氧烷、四溴鄰苯二甲酸(2-羥乙基膦酸二乙酯亞甲基)胺基單-2-乙酯、2-羥乙基苯基次磷酸、四溴雙酚A、氫氧化鋁、三氧化二銻中的任意兩種或兩種以上的組合物。
優(yōu)選的，所述導(dǎo)電粒子為碳粉、金屬纖維、金屬粉末中的一種或多種。
一種耐高溫的有機柔性電熱膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)將聚對苯二甲酸乙二酯加入有機溶劑中，加熱至120～150℃，然后再加入二甲基硅油，置于160～180℃的油浴中回流0.5～3h，冷卻至60～70℃后，加入導(dǎo)熱填料、抗氧化劑和抗紫外線劑，混合均勻后，冷卻干燥，得到透明的導(dǎo)熱膜；
(2)將聚苯胺溶于有機溶劑中，加入聚乙炔、碳纖維、導(dǎo)電粒子、阻燃劑、潤滑劑，混合均勻后，在基板上涂膜，先在80～90℃下烘干3～5小時，再升溫到200-300℃，每一階梯維持120～130min，然后自然冷卻，脫膜得到柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜；
(3)將透明的導(dǎo)熱膜和柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜緊密粘合，即得到耐高溫的有機柔性電熱膜。
優(yōu)選的，所述有機溶劑為溶劑為N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜、N-甲基吡咯烷酮、對氯苯酚、四氫呋喃或苯甲酸。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供了一種耐高溫的有機柔性電熱膜，該電熱膜以高分子聚合物為主要成分，其中導(dǎo)電層以聚苯胺和聚乙炔為主要成分，聚苯胺不僅具有良好的導(dǎo)電性，還具有優(yōu)良的電穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，聚乙炔具有好和金屬媲美的導(dǎo)電性；導(dǎo)電粒子不僅有助于提高導(dǎo)電性，還能增強導(dǎo)電層的力學(xué)性能；導(dǎo)熱層主要由PET制成，它具有良好的絕緣性、耐腐蝕性以及力學(xué)性能，還能長期在高溫高頻下使用，加入導(dǎo)熱填料后，其導(dǎo)熱系數(shù)增加，能量轉(zhuǎn)換效率增加，達到95％以上，是制作電熱膜導(dǎo)熱層的理想材料。本發(fā)明的有機柔性電熱膜不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，具有超高的能量轉(zhuǎn)換效率，提高了能源利用率，還具有良好的力學(xué)性能，它在反復(fù)折疊20000次后，電學(xué)性能沒有受到影響，因而能夠滿足多種不規(guī)則部件的加熱使用，同時它還有優(yōu)良的耐腐蝕性，能夠在高溫、腐蝕性條件下長期使用，進一步擴大了其應(yīng)用范圍，且其制備簡單，適合工業(yè)生產(chǎn)。
具體實施方式
為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
實施例1：
一種耐高溫的有機柔性電熱膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)將100份聚對苯二甲酸乙二酯加入N，N-二甲基乙酰胺中，加熱至140℃，然后再加入60份二甲基硅油，置于180℃的油浴中回流1.5h，冷卻至60～70℃后，加入30份氧化鋁、10份氮化鋁、3份1,6六次甲基雙(3,5二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯和2份抗紫外線劑，混合均勻后，冷卻干燥，得到透明的導(dǎo)熱膜；
(2)將80份聚苯胺溶于N，N-二甲基乙酰胺中，加入40份聚乙炔、28份碳纖維、20份碳粉、1份四溴鄰苯二甲酸(2-羥乙基膦酸二乙酯亞甲基)胺基單-2-乙酯、1份氫氧化鋁、3份潤滑劑，混合均勻后，在基板上涂膜，先在90℃下烘干4小時，再升溫到260℃，每一階梯維持120～130min，然后自然冷卻，脫膜得到柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜；
(3)將透明的導(dǎo)熱膜和柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜緊密粘合，即得到耐高溫的有機柔性電熱膜。
實施例2：
一種耐高溫的有機柔性電熱膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)將100份聚對苯二甲酸乙二酯加入N，N-二甲基甲酰胺中，加熱至120℃，然后再加入80份二甲基硅油，置于160℃的油浴中回流0.5h，冷卻至60～70℃后，加入30份白炭黑、5份2，6二叔丁基對甲酚、和1份抗紫外線劑，混合均勻后，冷卻干燥，得到透明的導(dǎo)熱膜；
(2)將60份聚苯胺溶于N，N-二甲基甲酰胺中，加入30份聚乙炔、20份碳纖維、10份鎳粉、18份銅粉、1份聚二甲基硅氧烷、4份氫氧化鋁、5份潤滑劑，混合均勻后，在基板上涂膜，先在90℃下烘干3小時，再升溫到200℃，每一階梯維持120～130min，然后自然冷卻，脫膜得到柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜；
(3)將透明的導(dǎo)熱膜和柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜緊密粘合，即得到耐高溫的有機柔性電熱膜。
實施例3：
一種耐高溫的有機柔性電熱膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)將120份聚對苯二甲酸乙二酯加入N-甲基吡咯烷酮中，加熱至120℃，然后再加入50份二甲基硅油，置于160℃的油浴中回流2h，冷卻至60～70℃后，加入20份氮化鋁、30份氮化硼、3份硫代二丙酸二月桂酸酯和5份抗紫外線劑，混合均勻后，冷卻干燥，得到透明的導(dǎo)熱膜；
(2)將100份聚苯胺溶于四氫呋喃中，加入50份聚乙炔、30份碳纖維、12份鎳纖維、10份銀纖維、0.2份2-羥乙基苯基次磷酸、0.8份三氧化二銻、3份潤滑劑，混合均勻后，在基板上涂膜，先在80℃下烘干4時，再升溫到300℃，每一階梯維持120～130min，然后自然冷卻，脫膜得到柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜；
(3)將透明的導(dǎo)熱膜和柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜緊密粘合，即得到耐高溫的有機柔性電熱膜。
實施例4：
一種耐高溫的有機柔性電熱膜的制備方法，包括以下步驟：
(1)將120份聚對苯二甲酸乙二酯加入苯甲酸中，加熱至150℃，然后再加入60份二甲基硅油，置于180℃的油浴中回流3h，冷卻至60～70℃后，加入30份氮化鋁、30份氮化硼、3份1,3,5-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)三甲基苯和3份抗紫外線劑，混合均勻后，冷卻干燥，得到透明的導(dǎo)熱膜；
(2)將80份聚苯胺溶于二甲基亞砜中，加入40份聚乙炔、35份碳纖維、5份銀粉、10份銀纖維、2份四溴雙酚A、1份三氧化二銻、5份潤滑劑，混合均勻后，在基板上涂膜，先在80℃下烘干5小時，再升溫到250℃，每一階梯維持120～130min，然后自然冷卻，脫膜得到柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜；
(3)將透明的導(dǎo)熱膜和柔性透明復(fù)合導(dǎo)電薄膜緊密粘合，即得到耐高溫的有機柔性電熱膜。
綜上，本發(fā)明實施例具有如下有益效果：本發(fā)明的有機柔性電熱膜不僅具有優(yōu)良的導(dǎo)熱導(dǎo)電性，具有超高的能量轉(zhuǎn)換效率，提高了能源利用率，還具有良好的力學(xué)性能，它在反復(fù)折疊20000次后，電學(xué)性能沒有受到影響，因而能夠滿足多種不規(guī)則部件的加熱使用，同時它還有優(yōu)良的耐腐蝕性，能夠在高溫、腐蝕性條件下長期使用，進一步擴大了其應(yīng)用范圍，且其制備簡單，適合工業(yè)生產(chǎn)。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。