本發(fā)明屬于加熱器，尤其涉及一種柔性自控制加熱器及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、與傳統(tǒng)的電阻加熱器相比，基于正溫度系數(shù)(positive?temperaturecoefficient,ptc)熱敏材料的自控制加熱器具備顯著的優(yōu)勢(shì)，這類(lèi)加熱器擁有自適應(yīng)控溫能力，可在無(wú)任何外部控制設(shè)備的條件下將被控設(shè)備的溫度控制在正常工作范圍內(nèi)，具有輕量化、小型化和省電節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

2、高分子基正溫度系數(shù)(polymeric?positive?temperature?coefficient，pptc)材料是一種將導(dǎo)電顆粒分散于高分子聚合物載體中的復(fù)合材料，通過(guò)選擇合適的聚合物載體及導(dǎo)電顆粒，并控制導(dǎo)電顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可作為柔性自控制加熱器的熱敏材料。目前，基于pptc熱敏材料的柔性自控制加熱器可通過(guò)多種方式制備，比如將pptc漿料印刷于柔性薄膜，再經(jīng)退火處理等步驟而制得，或?qū)ptc母液噴涂于柔性薄膜再經(jīng)退火處理等步驟而制得，或直接將pptc熱敏材料熱壓于柔性薄膜而制得等等。然而，對(duì)于大面積且?guī)缀涡螤畈灰?guī)則的柔性自控制加熱器而言，其加熱層(pptc層)內(nèi)部的電流往往分布不均勻，當(dāng)器件工作時(shí)，加熱層不同區(qū)域往往存在溫差，影響實(shí)際加熱效果，甚至可能出現(xiàn)由于局部過(guò)熱而導(dǎo)致器件燒毀等情形。

3、此外，基底柔性薄膜是柔性自控制加熱器不可或缺的組成部分之一，起到承載pptc加熱層、使器件成型和熱傳導(dǎo)等作用；目前使用的柔性基底薄膜多使用高分子材料制備，如聚丙烯腈和聚酰亞胺等，盡管此類(lèi)材料具有良好的絕緣性、機(jī)械強(qiáng)度、柔韌性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，卻普遍存在導(dǎo)熱效率較差的問(wèn)題，使得加熱層產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)分散、傳導(dǎo)，影響了器件的實(shí)際性能，甚至可能帶來(lái)安全隱患。

4、因此，亟需一種柔性自控制加熱器及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種柔性自控制加熱器及其制備方法，該制備方法將aln顆粒均勻摻雜于pi基體內(nèi)部制得aln改性pi薄膜并于該薄膜表面依次形成金屬層和aln導(dǎo)熱層，進(jìn)而使得制得的柔性自控制加熱器既能避免局部過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生，又能有效防止熱量在pptc加熱層內(nèi)部的聚集。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明第一方面提供了一種柔性自控制加熱器的制備方法，包括以下步驟：

3、(1)將aln加入到第一溶劑中，然后依次進(jìn)行超聲處理、紫外照射處理，再去除第一溶劑得到改性aln；

4、(2)將改性aln加入到pi前驅(qū)液中，然后不斷攪拌直至得到呈粘稠膏狀的膏狀物；

5、(3)將膏狀物印刷于玻璃板上，再經(jīng)加熱得到aln改性pi薄膜；

6、(4)于aln改性pi薄膜表面形成金屬層；

7、(5)于金屬層表面形成aln導(dǎo)熱層；

8、(6)于aln導(dǎo)熱層表面依次形成pptc加熱層、金屬電極，得到柔性自控制加熱器。

9、為了解決現(xiàn)有的柔性大面積加熱器件表面溫度均一性較差的弊端及熱量在器件內(nèi)部聚集無(wú)法及時(shí)導(dǎo)出的問(wèn)題，本發(fā)明首先對(duì)aln顆粒進(jìn)行改性處理以增強(qiáng)aln顆粒與后續(xù)pi基體之間的相容性和結(jié)合力；再將改性aln加入到pi前驅(qū)液中，并通過(guò)不斷攪拌、印刷、加熱處理而使aln顆粒均勻固定于pi基體內(nèi)部形成了aln改性pi薄膜，由于aln是一種高效的熱導(dǎo)體，將其均勻分散于pi薄膜中可以有效地提高了對(duì)pptc加熱層產(chǎn)生的熱量進(jìn)行分散傳導(dǎo)，這進(jìn)一步有效降低了熱量在pptc加熱層內(nèi)部的聚集及還有助于對(duì)被加熱物體進(jìn)行均勻且高效的加熱。此外，本發(fā)明還于aln改性pi薄膜表面依次形成金屬層、aln導(dǎo)熱層，其中金屬層具有極高的熱導(dǎo)率，能夠在水平方向上迅速擴(kuò)散熱量，避免局部熱點(diǎn)的形成，這降低了加熱器不同區(qū)域的溫度差異，有效防止了局部過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生；而aln導(dǎo)熱層進(jìn)一步增強(qiáng)了熱量向pi薄膜內(nèi)部的傳遞效率；同時(shí)aln層的高導(dǎo)熱性和良好的絕緣性使其成為理想的界面材料，這使得aln層可以與金屬層之間形成良好的界面接觸，促進(jìn)熱量在垂直方向上的傳遞，這有效降低了熱量在加熱層內(nèi)部的聚集，即本發(fā)明將金屬層與aln導(dǎo)熱層相結(jié)合形成了一個(gè)高效的復(fù)合熱傳導(dǎo)路徑，不僅在水平方向上實(shí)現(xiàn)了快速均勻的熱擴(kuò)散，還在垂直方向上提供了高效的熱傳導(dǎo)通道。綜上，本發(fā)明的制備方法通過(guò)將aln顆粒均勻摻雜于pi基體內(nèi)部制得aln改性pi薄膜并于該薄膜表面依次形成金屬層和aln導(dǎo)熱層，進(jìn)而使得制得的柔性自控制加熱器既能避免局部過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生，又能有效防止熱量在pptc加熱層內(nèi)部的聚集。

10、進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟(1)中氮化鋁(aln)的粒徑為10nm～30μm。

11、進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟(1)還包括采用功率為100～1500w及頻率為30～120khz的超聲波超聲處理1～12h。

12、進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟(1)還包括采用波長(zhǎng)為250～365nm及強(qiáng)度為10～100mw/cm2的紫外光紫外照射處理10～120min。

13、進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟(1)還包括依次通過(guò)真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、加熱干燥去除第一溶劑。

14、進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟(2)還包括在惰性氣體保護(hù)下，將二胺單體和二酐單體加入到第二溶劑中，于室溫下攪拌得到pi前驅(qū)液。

15、進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟(4)還包括采用真空蒸鍍方法于aln改性pi薄膜表面形成厚度為5～200nm金屬層，金屬層的金屬選自au、ag、al、ni和cu中至少一種。

16、進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟(5)還包括采用磁控濺射方法于金屬層表面形成厚度為10～1000nm的aln導(dǎo)熱層。

17、進(jìn)一步地，本發(fā)明的步驟(6)包括采用熱壓方式于aln導(dǎo)熱層表面形成pptc加熱層，及包括采用真空蒸鍍方法于pptc加熱層上形成金屬電極。

18、相應(yīng)地，本發(fā)明第二方面還提供了一種采用上述提及的柔性自控制加熱器的制備方法所制得的柔性自控制加熱器。該柔性自控制加熱器既能避免局部過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生，又能有效防止熱量在pptc加熱層內(nèi)部的聚集。

技術(shù)特征：

1.一種柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，步驟(1)中所述aln的粒徑為10nm～30μm。

3.如權(quán)利要求1所述的柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，步驟(1)還包括采用功率為100～1500w及頻率為30～120khz的超聲波超聲處理1～12h。

4.如權(quán)利要求1所述的柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，步驟(1)還包括采用波長(zhǎng)為250～365nm及強(qiáng)度為10～100mw/cm2的紫外光紫外照射處理10～120min。

5.如權(quán)利要求1所述的柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，步驟(1)還包括依次通過(guò)真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、加熱干燥去除所述第一溶劑。

6.如權(quán)利要求1所述的柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，步驟(2)還包括在惰性氣體保護(hù)下，將二胺單體和二酐單體加入到第二溶劑中，于室溫下攪拌得到所述pi前驅(qū)液。

7.如權(quán)利要求1所述的柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，步驟(4)還包括采用真空蒸鍍方法于所述aln改性pi薄膜表面形成厚度為5～200nm金屬層，所述金屬層的金屬選自au、ag、al、ni和cu中至少一種。

8.如權(quán)利要求1所述的柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，步驟(5)還包括采用磁控濺射方法于所述金屬層表面形成厚度為10～1000nm的aln導(dǎo)熱層。

9.如權(quán)利要求1所述的柔性自控制加熱器的制備方法，其特征在于，步驟(6)包括采用熱壓方式于所述aln導(dǎo)熱層表面形成所述pptc加熱層，及包括采用真空蒸鍍方法于所述pptc加熱層上形成所述金屬電極。

10.一種柔性自控制加熱器，其特征在于，采用如權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的柔性自控制加熱器的制備方法所制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性自控制加熱器及其制備方法，其制備方法包括步驟：(1)將AlN加入到第一溶劑中，然后依次進(jìn)行超聲處理、紫外照射處理，再去除第一溶劑得到改性AlN；(2)將改性AlN加入到PI前驅(qū)液中，然后不斷攪拌直至得到呈粘稠膏狀的膏狀物；(3)將膏狀物印刷于玻璃板上，再經(jīng)加熱得到AlN改性PI薄膜；(4)于AlN改性PI薄膜表面形成金屬層；(5)于金屬層表面形成AlN導(dǎo)熱層；(6)于AlN導(dǎo)熱層表面依次形成PPTC加熱層、金屬電極，得到柔性自控制加熱器。本發(fā)明將AlN顆粒均勻摻雜于PI基體內(nèi)部制得AlN改性PI薄膜并于該薄膜表面依次形成金屬層和AlN導(dǎo)熱層，這使得柔性自控制加熱器既能避免局部過(guò)熱，又能有效防止熱量在PPTC加熱層內(nèi)部的聚集。

技術(shù)研發(fā)人員：許家駒,劉萬(wàn)里,陳錦標(biāo),陳俊敏,林孟平,楊華,黃飛紅,何嘉禧,陳少爽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東莞市競(jìng)沃電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/28