本發(fā)明涉及一種高溫電熱膜及其制備方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的高溫電熱膜發(fā)熱體為刻蝕金屬箔形成的線路，金屬箔發(fā)射率低，因此電熱輻射效率較低，無(wú)法滿足高電熱輻射效率電暖裝置的需求。發(fā)射率指物體的輻射能力與相同溫度下黑體的輻射能力之比，也稱為輻射率，表征了物體對(duì)光的輻射能力。

現(xiàn)有的金屬箔電熱膜的電熱輻射轉(zhuǎn)換效率在20％以下。

金屬箔電熱膜的主要制作步驟如下：

1、在絕緣膜上覆金屬箔；

2、在金屬箔上覆感光膜；

3、通過(guò)曝光、顯影的方法使感光膜圖案化；

4、將金屬箔放入刻蝕液中刻蝕掉未被保護(hù)的區(qū)域；

5、在脫膜液中脫去感光膜，在金屬箔上覆量一層絕緣膜。

工藝步驟較為復(fù)雜，且金屬箔刻蝕液和脫膜液的使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

中國(guó)專利(CN 104883760 A)公開了以石墨烯薄膜作為發(fā)熱主體的電熱片，石墨烯膜作為發(fā)熱體容易出現(xiàn)發(fā)熱不均勻的問(wèn)題，這是由于石墨烯膜厚度太薄(≈0.34nm)，在制備及加工過(guò)程很容易造成破損，石墨烯的方阻不均勻也易造成發(fā)熱不均；另外，因?yàn)槭┨≡诖箅娏鞴ぷ鲿r(shí)容易燒毀，因此較難實(shí)現(xiàn)高溫加熱。

基于上述問(wèn)題，在電加熱膜片領(lǐng)域，仍急需進(jìn)一步的探索。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高溫電熱膜，采用石墨導(dǎo)熱膜作為發(fā)熱體，取代金屬箔發(fā)熱體，提高了發(fā)射率。

本發(fā)明的另一目的是提供上述高溫電熱膜的制備方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)具體實(shí)現(xiàn)：

一種高溫電熱膜，包括石墨發(fā)熱體、端子，所述電極與石墨發(fā)熱體連接，優(yōu)選的，還包括兩絕緣膜，將石墨發(fā)熱體夾合其中。端子用于與電池或者市電等電源的正、負(fù)極連接。

優(yōu)選的，所述石墨導(dǎo)熱膜為PI燒結(jié)石墨導(dǎo)熱膜、天然石墨導(dǎo)熱膜、石墨烯涂布石墨導(dǎo)熱膜，優(yōu)選為PI燒結(jié)石墨導(dǎo)熱膜。

PI燒結(jié)石墨導(dǎo)熱膜是指PI膜在一定的壓力下高溫煅燒石墨化形成的石墨導(dǎo)熱膜。石墨烯涂布石墨導(dǎo)熱膜是指在石墨烯表面涂布石墨，使石墨烯涂布成厚膜。

進(jìn)一步優(yōu)選的，石墨導(dǎo)熱膜厚度在10μm以上。例如：10μm、20μm、30μm、50μm、70μm、80μm、100μm、200μm、300μm、500μm、600μm、800μm、1000μm，等。優(yōu)選20-100μm。最佳為25μm。

優(yōu)選的，所述絕緣膜包含但不限于PET、PEN、PC、PI等薄膜。

優(yōu)選的，所述石墨烯發(fā)熱體為條形的石墨導(dǎo)熱膜按首尾相連的U型圖案分布于絕緣膜上，端子分別設(shè)于條形的石墨導(dǎo)熱膜的兩端頭。端子用于連接電源的正、負(fù)極，電流通過(guò)從條形的石墨導(dǎo)熱膜的一端頭流向另一端頭。條形石墨導(dǎo)熱膜布滿絕緣膜，根據(jù)高溫電熱片的形狀需求設(shè)置。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述首尾相連的U型圖案的石墨導(dǎo)熱膜包括平行的多個(gè)豎條部和多個(gè)折彎部，相鄰豎條部之間形成夾縫，所述豎條部的寬度相等，各夾縫的寬度相等。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述折彎部為弧形彎曲或者直角彎曲，優(yōu)選直角彎曲。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述豎條部的寬度與夾縫的寬度為(2.5-4)：1，優(yōu)選3：1。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述條形的石墨導(dǎo)熱膜的豎條部與折彎部的寬度相等。

優(yōu)選的，所述高溫電熱膜最終升溫溫度、起始溫度、供電電壓、條形石墨導(dǎo)熱膜的總長(zhǎng)度、條形石墨導(dǎo)熱膜的寬度、電熱膜面積、石墨導(dǎo)熱膜的方塊電阻符合如下公式：

T＝k·U²·D/(L·S·R)+t，

其中，

t——起始溫度，單位為℃；

T——電熱膜升溫所至最終升溫溫度，單位為℃；

U——供電電壓，單位為V；

D——條形的石墨導(dǎo)熱膜的寬度，單位為cm；

L——條形的石墨導(dǎo)熱膜發(fā)的總長(zhǎng)度，單位為cm；

S——電熱膜面積，單位為cm²；

R——石墨導(dǎo)熱膜方塊電阻，單位為Ω/□；

k——常數(shù)，取值范圍為50-400，k取值范圍根據(jù)電熱膜與空氣之間的傳導(dǎo)系數(shù)會(huì)有不同，與電熱膜與空氣之間的傳導(dǎo)系數(shù)成反比。

優(yōu)選的，所述條形的石墨導(dǎo)熱膜的兩端頭分別分布于絕緣膜的兩邊。

還可以將所述條形的石墨導(dǎo)熱膜的兩端頭相鄰設(shè)置，最外緣的兩豎條部首尾相連。優(yōu)選的，最外緣的兩豎條部相連的折彎部沿絕緣膜的邊緣延伸。

進(jìn)一步優(yōu)選的，在絕緣膜上設(shè)有凸部，將條形的石墨導(dǎo)熱膜的兩端頭布于凸部。這樣便于端頭上的端子與電源連接。

上述高溫電熱膜的制備方法，包括如下步驟：

1)將石墨導(dǎo)熱模切成設(shè)計(jì)好的圖案；

2)在圖案化的石墨導(dǎo)熱膜上覆蓋在絕緣膜，優(yōu)選的，采用在石墨導(dǎo)熱膜上背膠的方法或直接將石墨導(dǎo)熱膜與絕緣膜熱壓在一起；

3)將另一帶膠的絕緣膜開孔；

4)將絕緣膜開好的孔與需要露出的石墨導(dǎo)熱膜上要設(shè)端子的部分對(duì)好位后貼合；

5)在小孔露出的石墨導(dǎo)熱膜上設(shè)置端子。優(yōu)選的，所述端子為采用鉚釘壓在石墨導(dǎo)熱膜上的端頭或焊片，也可以是直接壓在石墨導(dǎo)熱膜的上的端頭。

優(yōu)選的，所述石墨導(dǎo)熱膜上的背膠和絕緣膜上的膠為熱熔膠、硅膠或環(huán)氧樹脂膠。

石墨導(dǎo)熱膜又被大家稱為導(dǎo)熱石墨片，散熱石墨膜，石墨散熱膜等等?，F(xiàn)有技術(shù)中，導(dǎo)熱石墨膜是一種新型的導(dǎo)熱散熱材料，其導(dǎo)熱散熱的效果是非常明顯的，現(xiàn)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于PDP、LCD TV、Notebook PC、UMPC、Flat Panel Display、MPU、Projector、Power Supply、LED等電子產(chǎn)品?，F(xiàn)有技術(shù)中，石墨烯導(dǎo)熱膜一直停留在用于物理散熱，比如作為手機(jī)后殼，有利于將手機(jī)內(nèi)的熱量散出去。本發(fā)明通過(guò)使用石墨導(dǎo)熱膜作為發(fā)熱體，取代金屬箔發(fā)熱體，因石墨導(dǎo)熱膜較金屬箔有更高的發(fā)射率，通電后，石墨導(dǎo)熱膜制作的高溫電熱膜有比金屬箔電熱膜更高的電熱輻射效率。發(fā)射率指物體的輻射能力與相同溫度下黑體的輻射能力之比，也稱為輻射率，表征了物體對(duì)光的輻射能力。

本發(fā)明提出的石墨導(dǎo)熱膜作為發(fā)熱體的電熱膜使用模切法將石墨導(dǎo)熱膜圖案化，取代金屬箔的感光、顯影、刻蝕方法，這樣可以簡(jiǎn)化工藝流程，同時(shí)沒(méi)有使用刻蝕液，避免了對(duì)環(huán)境的污染。

具體效果如下：

(1)由于發(fā)熱體采用的石墨導(dǎo)熱膜較金屬箔有更高的發(fā)射率，本發(fā)明比金屬箔電熱膜有更高的電熱輻射轉(zhuǎn)換效率。

(2)石墨導(dǎo)熱膜比金屬箔的熱導(dǎo)率更高，因此本發(fā)明比金屬箔電熱膜有更高的溫度均勻性。

(3)本發(fā)明提供的制備方法使用模切法將石墨導(dǎo)熱膜圖案化，取代金屬箔的感光、顯影、刻蝕方法，這樣可以簡(jiǎn)化工藝流程，同時(shí)沒(méi)有使用刻蝕液，避免了對(duì)環(huán)境的污染。

說(shuō)明書附圖

圖1為實(shí)施例1石墨導(dǎo)熱膜的分布圖案示意圖；

圖2為實(shí)施例2石墨導(dǎo)熱膜的分布圖案示意圖；

其中，1-絕緣膜，2-石墨發(fā)熱體，3-端子，21-豎條部，22-折彎部，23-夾縫。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1：

1、將厚度為25μm，尺寸為14cm×8.5cm的石墨膜模切成圖1所示圖案，石墨膜由石墨烯粉體制作，石墨發(fā)熱體寬度為0.55cm，總長(zhǎng)度為149.2cm，方塊電阻0.1Ω/□；

2、將模切好的石墨膜貼合于厚度為125μm，尺寸為14cm×8.5cm的PI膜上，PI膜上有50μm厚的硅膠；

3、使用激光切割設(shè)備將厚125μm的PI膜切割2個(gè)直徑為0.55cm大小的孔，PI膜尺寸為14cm×8.5cm；

4、將切好孔的PI膜與覆好石墨膜發(fā)熱體的PI膜對(duì)位后貼合到一起，使石墨發(fā)熱體部分露出，以便后續(xù)壓端子；

壓好端子后測(cè)得石墨膜電熱膜的電阻為27Ω，在室溫25℃時(shí)，加47V電壓，60秒即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測(cè)得電熱膜表面平均溫度為240℃，符合公式T＝k·U²·D/(L·S·R)+t，k＝314，電熱輻射轉(zhuǎn)換效率為80％。

實(shí)施例2：

1、將厚度為25μm，尺寸為14cm×10.8cm的帶硅膠的石墨膜模切成圖2所示圖案，石墨膜由PI膜燒結(jié)而成，石墨發(fā)熱體寬度為0.55cm，總長(zhǎng)度為165.7cm，方塊電阻0.1Ω/□；

2、將模切好的石墨膜貼合于厚度為125μm，尺寸為14cm×10.8cm的PI膜上；

3、使用激光切割設(shè)備將厚125μm的PI膜切割2個(gè)直徑為0.55cm大小的孔，PI膜上有厚度為100μm的硅膠，PI膜的尺寸為14cm×10.8cm；

4、將切好孔的PI膜與覆好石墨膜發(fā)熱體的PI膜對(duì)位后貼合到一起，使石墨發(fā)熱體部分露出，以便后續(xù)壓端子；

5、將貼合好的電熱膜用激光切割機(jī)切成圖2所示的形狀。

壓好端子后測(cè)得石墨膜電熱膜的電阻為30Ω，在室溫25℃時(shí)，加55.7V電壓，60秒即可達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，測(cè)得電熱膜表面平均溫度為230℃，符合公式T＝k·U²·D/(L·S·R)+t，k＝276.5，電熱輻射轉(zhuǎn)換效率為79％。

以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，當(dāng)折彎部為圓弧形狀時(shí)，石墨導(dǎo)熱膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)亦符合上述公式關(guān)系。條形的石墨導(dǎo)熱膜可以是直條狀，也可以是波浪條狀，當(dāng)為波浪條狀時(shí)，各豎條部仍保持平行關(guān)系，仍符合上述公式關(guān)系。這些都是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明說(shuō)明書和優(yōu)選的實(shí)施例做出來(lái)的，在此不一一列舉。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。