專利名稱：Ptc高分子導電纖維自限溫電熱膜及其制備方法
技術領域：
本發明屬于電熱材料制備技術領域，具體涉及一種PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜及其制備方法。
背景技術：
面狀電熱采暖產品主要由半導體發熱體、載流條、絕緣材料構成。低溫輻射電熱膜的主流產品是由夾在絕緣聚酯(PET)薄膜間的并聯的導電油墨載流條、銀粉涂料匯流條制成，電熱膜經導線連通電源，將電能轉化為熱能。美國Calorique電熱膜含兩層絕緣聚酯膜，中間墨線為導電油墨，厚約0. 2mm 0. 3mm。中國專利申請號99111331. 4 (公開號為0附255037，
公開日為2000.05.31)公開了一種“低溫輻射電熱膜”，中國專利申請號 200610010213. 8 (公開號為CN1874619，
公開日為2006. 12. 06)公開了一種“電熱地膜”，中國專利申請號92106555.8(公開號為0附080109，
公開日為1993. 12. 29)公開了“一種復合電熱膜”，中國專利申請號91112670. 8 (公開號為CN1074074，
公開日為1993. 07. 07)公開了“一種新型電發熱膜”。低溫輻射電熱膜多采用絲網印刷法將導電油墨通過網版轉印到承印物上。中國專利申請號03110936. 5 (公開號為CN1440219，
公開日為2003. 09. 03)公開了 “一種電熱膜制造方法”，采用凹版印刷技術將導電油墨印刷在PET基膜上形成平行排列的導電條，導電條兩端由油墨連接并復合匯流條，電熱膜上覆蓋另一基膜。中國專利申請號 200710036025. 7 (公開號為CN101148939，
公開日為2008. 03. 26)公開了 “一種電熱地板，，， 采用絲網印制技術在基板上印刷涂料電熱膜層，電熱膜上層設有絕緣層，可在36 220V電壓下長期安全使用。中國專利申請號201010562200. 8 (公開號為CN102083M6A，
公開日為 2011. 06. 01)公開了 “一種遠紅外電熱膜”，導電銀漿條、導電碳漿條呈正交排列，置于兩層絕緣薄膜中間，電熱轉換率達98%，發熱溫度不超過80°C。中國專利申請號03146405. X (公開號為CN1571588，
公開日為2005. 01. 26)公開了“單向熱輻射電熱膜”，采用定向反射功能膜使熱能僅向單面輻射。中國專利申請號200910010841. X(公開號為CN101534582，
公開日為2005. 01. 26)公開了“遠紅外電熱膜毯”，含油墨(碳素)電熱膜、皮革層、保護層、保溫層、防水層、傳感器等。中國專利申請號201110062060. 2 (公開號為CN102U8467A，
公開日為 2011. 07. 20) ,201110060629. 1 (公開號為 CN102131317A,
公開日為 2011. 07. 20)分別公開了“電熱地膜采暖裝置”、“防漏電與防電磁輻射電熱地膜及其制作方法”，聚酯薄膜上均勻印刷油墨導電條，外面兩側依次鋪設導電鋁箔帶、PE封套、PVC保護封套。其它制作低溫輻射電熱膜的技術包含噴涂法、涂膠法、浸漬法、壓印法等。中國專利申請號011沘四7. 5(公開號為CN1413064,
公開日為2003. 04. 23) “一種納米電熱膜的制造方法和用納米電熱膜制成的散熱板”、中國專利申請號200910106860.2(公開號為CN101541110，
公開日為2009.09.23) “納米電熱膜材料及納米電熱器件的制作方法”，均在基板上噴涂導電涂料形成電熱膜。中國專利申請號200710047983.4(公開號為 CN101431837，
公開日為2009. 05. 13) “一種遠紅外柔性電熱材料及其制作方法和應用”、中國專利申請號90106391. 6 (公開號為CN1060325，
公開日為1992. 04. 15) “節能型電熱膜融雪器和制法及用途”，均將導電涂料涂附基膜(聚酯膜、膠布等)上，干燥后加裝并聯電極、 電源線。中國專利申請號99117279. 5 (公開號為CN1258186，
公開日為2000. 06.觀)“一種柔性電熱膜發熱體的制造方法”、中國專利申請號200810118187. X(公開號為CN101346017，
公開日為2009.01. 14) “高分子電熱膜及其應用”，則在柔性高分子基膜表面預設電極， 再將導電涂料均勻涂覆在基材表面形成電熱膜，其上固定絕緣保護層。中國專利申請號 89107751. 0(公開號為CN1051059，
公開日為1991. 05. 01)公開了 “一種透明半導體電熱薄膜”，以SbCl3、CdCl2摻雜SnA半導體層，以二甘醇丁醚醋酸酯、聚異丁烯、環己酮為粘結劑， 以無水乙醇為主要溶劑，采用浸涂和烘干工藝在襯底材料上形成半導體薄膜型電熱膜。中國專利申請號200810036591. 2 (公開號為CN101568201，
公開日為2009. 10. 28)公開了“雙導發熱體”，其電熱片包括絕緣基板(聚酯薄膜或爽木膠木板)、兩個壓印在絕緣基板表面上的低溫輻照電熱膜(導電油墨、碳晶片或碳素纖維)，兩電熱膜間隔錯開、電極彼此對齊， 可有效地消除電磁波。碳素面狀發熱板為另一種主流低溫輻射電熱膜。韓國HALLA株式會社睿堅 Heating地暖系統的發熱主體系納米碳素與無紡布嵌入式面狀發熱體，共11層總厚度 0.7mm，具有智能控溫功能，自身溫度不超過60°C。中國專利申請號201110059086. 1 (公開號為CN102123529A，
公開日為2011. 07. 13) “一種新型碳纖維復合電熱膜及其制備方法”、中國專利申請號00121583. 3 (公開號為CN1338885，
公開日為2002. 03. 06) “低溫輻射碳纖維電熱膜及其制備方法”所披露的電熱膜含導電碳纖維網狀編織層、兩端金屬電極、 被絕緣導熱塑料膜。中國專利申請號200710006388. 6 (公開號為CN101237723，
公開日為 2008. 08. 06)公開了 “電熱膜用組成物及以其所制得的電熱膜與電熱裝置”，將導電涂料涂布于網絡狀纖維材料(如碳纖維紙、金屬纖維紙、鍍金屬纖維紙)上，熱固化得到10 1200 歐母電阻值的電熱膜。中國專利申請號200310107851. 8 (公開號為CN1606384，
公開日為
2005.04. 13)公開了“耐折迭聚四氟乙烯電熱膜及其制備方法”，將導電聚四氟乙烯樹脂分散液混合、造粒、干燥，加入助擠劑，用推壓機成型為圓條狀，用壓延機壓制為纖維狀膜，除助擠劑后燒結為柔軟強韌的纖維狀電熱膜。具有電阻正溫度系數(positive temperature coefficient，PTC)效應的無機或有機材料可用于制作自控溫型智能電熱膜，PTC功能可防止局部異常過熱，自動控制電流隨溫度的變化，有效控制耗電量。已商業化產品如韓國DYMSCO (大熙)PTC遠紅外線電熱膜、山東恒遠電熱材料科技有限公司PTC電熱膜，系半透明聚酯薄膜與導電油墨低溫粘合而制成。浙江華源電熱有限公司賽沃智能地暖系統包含1.2mm厚、寬的填充聚乙烯(PE)型PTC半導體元件，利用熱敏電阻特性實現電熱膜的主動溫控。中國專利申請號 90102752. 9 (公開號為CN1056393，
公開日為1991. 11. 20)公開了 “具有撓性及恒溫特性的復合型導電高分子電發熱體”，采用含15-60 %導電填充劑的復合型可固化高分子材料作電阻層，兩面覆蓋絕緣層，發熱體表面或內部加骨架層。中國專利申請號03814070.5(公開號為 CN1663002,
公開日為 2005. 08. 31)、200510134568. 3 (公開號為 CN1790557,
公開日為
2006.06. 21)、200910003413. 4 (公開號為 CN101521963,
公開日為 2009. 09. 02)公開了 “柔性PTC發熱體及其制造方法”，基材表面設有凹凸狀樹脂發泡體或橡膠材料，采用印刷技術在柔性基材上形成PTC電阻、電極。中國專利申請號20051004M21. 7 (公開號為CN1791308，
公開日為2006. 06. 21)公開了 “加熱膜制造方法及其有關的發熱體”，利用絕緣層上面的水溶性用金屬處理的電阻墨水或者利用輔助模具，鍍金或者真空鍍膜成電極線條后，未形成電極層的上面用PTC油墨印刷成特定形狀或者未形成電極線條的上面鍍層薄膜。傳統面狀發熱膜的制作工藝是在絕緣基材表面進行涂覆和絲網印刷。由于導電膜層與基材熱膨脹系數不同，反復加熱-冷卻后導電膜層與基材間易形成氣泡，導致導電膜層脫落；同時，反復加熱-冷卻導致導電膜層易產生微小裂紋，使得電阻值在使用過程中逐漸增加，電熱功率衰減比較明顯。另外，傳統面狀發熱膜的泄露電流較大，不易通過現有漏電保護裝置，存在安全隱患。
發明內容
本發明的目的是提供了一種PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜，具有電熱功能穩定，絕緣性能好的優點，且不會形成明顯電容效應，安全可靠。本發明的另一目的是提供該PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的制備方法。本發明所采用的技術方案是，一種PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜，包括第一絕緣層和第二絕緣層，在第一絕緣層和第二絕緣層之間設置有高分子PTC導電編織層；其中，高分子PTC導電編織層包括由紗線經緯編織而成的編織底層，編織底層上沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維，編織底層上沿緯線方向間隔、且平行織入兩個載流條；炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維的原料組成包括聚乙烯樹脂100重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1 50重量份、炭黑10 50重量份、碳纖維1 11重量份、納米碳酸鈣20 50重量份、硬脂酸鈣1 5重量份、硬脂酸鎂1 5重量份、過氧化二異丙苯 0. 001 0. 010重量份、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺1 10重量份。第一絕緣層和第二絕緣層均為高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、線形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。編織底層為7 80支、1 6股滌綸紗線編織而成，且滌綸經線和滌綸緯線的密度均為每厘米16 M根；炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維的直徑均為0. 05mm 1mm，且相鄰兩個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維的間隔為Imm 20mm ；兩個載流條均由15 25根相互平行的、直徑為0. 05mm 0. Imm的銅絲構成，相鄰兩個銅絲的間隔為0. Imm 0. 5mm。銅絲的材質選用無氧銅、鍍鋅銅、鍍錫銅或鍍銀銅。該電熱膜的寬度為50mm 1000mm、且厚度為0. 15mm 2mm，其中，第一絕緣層和第二絕緣層的寬度均為50mm 1000mm、且厚度均為0. 05mm 0. 5mm。本發明所采用的另一技術方案是，一種PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的制備方法，包括以下步驟步驟1、制備炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維稱取炭黑10 50重量份、碳纖維1 11重量份、納米碳酸鈣20 50重量份、硬脂酸鈣1 5重量份、硬脂酸鎂1 5重量份、過氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、以及水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺1 10重量份，置于高速攪拌機中高速攪拌20min 25min，得炭黑組合物；另稱取聚乙烯樹脂100重量份、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1 50重量份備用；采用擠出機進行熔融并擠出紡絲，其中，擠出機的一個進料口輸送炭黑組合物，另一進料口輸送聚乙烯樹脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，紡絲速度為lOOm/min lOOOm/min， 室溫下水冷后，收卷，即得炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維；步驟2、制備高分子PTC導電編織層采用織布機將紗線經緯編織成編織底層，編織過程中，沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維，并沿緯線方向間隔、且平行織入兩個載流條；步驟3、壓延成型采用三輥壓延機將第一絕緣層和第二絕緣層、以及放置在該第一絕緣層和第二絕緣層之間的高分子PTC導電編織層，在130°C 150°C溫度下壓延復合，水冷，收卷，即得PTC 高分子導電纖維自限溫電熱膜。第一絕緣層和第二絕緣層均為高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、線形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。編織底層為7 80支、1 6股滌綸紗線編織而成，且滌綸經線和滌綸緯線的密度均為每厘米16 M根；炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維的直徑均為0. 05mm 1mm，且相鄰兩個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維的間隔為Imm 20mm ；兩個載流條均由15 25根相互平行的、直徑為0. 05mm 0. Imm的銅絲構成，相鄰兩個銅絲的間隔為0. Imm 0. 5mm。銅絲的材質選用無氧銅、鍍鋅銅、鍍錫銅或鍍銀銅。該電熱膜的寬度為50mm 1000mm、且厚度為0. 15mm 2mm，其中，第一絕緣層和第二絕緣層的寬度均為50mm 1000mm、且厚度均為0. 05mm 0. 5mm。本發明PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的有益效果是1、本發明電熱膜中的第一絕緣層、第二絕緣層以及高分子PTC導電編織層均為聚乙烯基體，因此熱膨脹系數大致相當，界面黏結力強。在本發明電熱膜的使用過程中，反復通電加熱-斷電冷卻后，各層間不易形成氣泡，炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維不會在使用過程中產生微裂紋，不會導致導電膜層脫落與電熱性能的惡化，從而提高了性能穩定性， 延長了使用壽命。2、第一絕緣層和第二絕緣層均為高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、線形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜，因此絕緣性能好。3、本發明電熱膜泄露電流極小，與現有電熱膜相比更加安全可靠。這是由于，高分子PTC導電編織層采用編織工藝，把炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維間隔、且均勻編織在編織底層上，使得炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維之間彼此獨立，又由于導電纖維的直徑很小，不會構成大型的面狀電流場，在埋入地下后不會形成明顯電容效應，因此泄露電流極小。4、結構簡單，易于實現連續化生產。本發明制備方法的有益效果是，工藝流程簡單，成本低，容易實現。
圖1為本發明PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的結構示意圖；圖2為本發明中的高分子PTC導電編織層的結構示意圖。其中，1.第一絕緣層，2.第二絕緣層，3.高分子PTC導電編織層，4.編織底層， 5.炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維，6.載流條。
具體實施例方式如圖1所示，本發明PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜，包括第一絕緣層1和第二絕緣層2，在第一絕緣層1和第二絕緣層2之間設置有高分子PTC導電編織層3。如圖2所示，高分子PTC導電編織層3包括由紗線經緯編織而成的編織底層4，編織底層4上沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5，編織底層4上沿緯線方向間隔、且平行織入兩個載流條6。炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5的原料組成包括聚乙烯樹脂100重量份、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1 50重量份、炭黑10 50重量份、碳纖維1 11重量份、納米碳酸鈣20 50重量份、硬脂酸鈣1 5重量份、硬脂酸鎂1 5重量份、過氧化二異丙苯 0. 001 0.010重量份、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷0. 1 2.0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺1 10重量份。聚乙烯樹脂為高密度聚乙烯樹脂、低密度聚乙烯樹脂、線形低密度聚乙烯樹脂、或中密度聚乙烯樹脂。對乙烯-醋酸乙烯酯共聚物無特殊要求，優選醋酸乙烯酯單元重量百分數為10% 觀％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。編織底層4為7 80支、1 6股滌綸紗線編織而成，且滌綸經線和滌綸緯線的密度均為每厘米16 M根。炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5的直徑均為0. 05mm Imm,且相鄰兩個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5的間隔為Imm 20mm。兩個載流條6 均由15 25根相互平行的、直徑為0. 05mm 0. Imm的銅絲構成，相鄰兩個銅絲的間隔為 0. Imm 0. 5mm，銅絲的材質選用無氧銅、鍍鋅銅、鍍錫銅或鍍銀銅。第一絕緣層1和第二絕緣層2均為高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、線形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。本發明電熱膜的寬度為50mm 1000mm、且厚度為0. 15mm 2mm，其中，第一絕緣層1和第二絕緣層2的寬度均為50mm 1000mm、且厚度均為0. 05mm 0. 5mm。本發明PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的制備方法，包括以下步驟步驟1、制備炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5 稱取炭黑10 50重量份、碳纖維1 11重量份、納米碳酸鈣20 50重量份、硬脂酸鈣1 5重量份、硬脂酸鎂1 5重量份、過氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、以及水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺1 10重量份，置于高速攪拌機中高速攪拌20min 25min， 得炭黑組合物；另稱取聚乙烯樹脂100重量份、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1 50重量份備用；采用擠出機進行熔融并擠出紡絲，其中，擠出機的一個進料口輸送炭黑組合物，另一進料口輸送聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，紡絲速度為lOOm/min lOOOm/min，室溫下水冷后，收卷，即得炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5 ；步驟2、制備高分子PTC導電編織層3 采用織布機將紗線經緯編織成編織底層4，編織過程中，沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5，并沿緯線方向間隔、且平行織入兩個載流條 6 ；步驟3、壓延成型采用三輥壓延機將第一絕緣層1和第二絕緣層2、以及放置在該第一絕緣層1和第二絕緣層2之間的高分子PTC導電編織層3，在130°C 150°C溫度下壓延復合，水冷，收卷，即得PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜。本發明制備方法先制備炭黑組合物，使炭黑、碳纖維、納米碳酸鈣、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、過氧化二異丙苯、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷、十二烷基苯磺酸、水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺組分均勻混合；然后采用塑化能力強、具有兩個可計量給料的加料口的往復式單螺桿擠出機制造炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5。在炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5的原料組成中，本發明比例的碳纖維有利于提高電導率；硬脂酸鈣、硬脂酸鎂可提高纖維紡絲能力；乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷可提高炭黑分散能力；過氧化二異丙苯、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷、十二烷基苯磺酸可賦予炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5在儲存過程中依空氣中的水汽而交聯的能力，提高PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的長期電熱穩定性；水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺可提高高分子PTC導電編織層3中載流條6的抗腐蝕能力，提高炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5與載流條6界面的長期粘結穩定性。第一絕緣層、第二絕緣層以及高分子PTC導電編織層復合工藝在聚乙烯的熔點以上進行，以使載流條6充分嵌入炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5內部，在載流條6與炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5的正交點部分，不存在裸露的載流條6的銅絲，使接觸良
好，工作可靠。以下結合具體實施例進一步說明本發明。實施例1步驟1、制備炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5 稱取炭黑10kg，碳纖維11kg，納米碳酸鈣20kg，硬脂酸鈣1kg，硬脂酸鎂^g，過氧化二異丙苯0. OOlkg,乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷0. Ikg,十二烷基苯磺酸0. Ikg以及水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺10kg，置于高速攪拌機中高速攪拌20min，得炭黑組合物；另稱取低密度聚乙烯樹脂IOOkg以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物Ikg備用；采用往復單螺桿擠出機進行熔融并擠出紡絲，其中，擠出機的一個進料口輸送炭黑組合物，另一進料口輸送低密度聚乙烯樹脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，紡絲速度為 1000m/min,室溫下水冷后，收卷，即得直徑為0. 05mm的炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維 5 ；步驟2、制備高分子PTC導電編織層3 采用織布機將紗線經緯編織成厚度為0. 05mm、寬度為450mm的編織底層4，編織過程中，沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5，并沿緯線方向間隔織入兩個載流條6。其中，編織底層4為7支1股滌綸紗線編織而成，滌綸經線和滌綸緯線的密度均為每厘米16根，相鄰兩個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5的間隔為 Imm ；兩個載流條6均由15根相互平行的、直徑為0. 05mm的無氧銅絲構成，相鄰兩個銅絲的間隔為0. 1mm。步驟3、壓延成型采用三輥壓延機將厚度為0. 05mm、寬度為450mm的第一絕緣層1和第二絕緣層2、 以及放置在該第一絕緣層1和第二絕緣層2之間的高分子PTC導電編織層3，在130°C溫度下壓延復合，水冷，收卷，即得厚度為0. 15mm、寬度為450mm的PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜。其中，第一絕緣層1和第二絕緣層2使用低密度聚乙烯絕緣膜。將該PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的兩個載流條6引出導線接電源，測試得到，在220V電壓、24°C環境溫度下，該電熱膜發熱平衡時溫度達到70°C 75°C，電熱功率為 220kw/m2 245kw/m2。實施例2步驟1、制備炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5 稱取炭黑50kg，碳纖維1kg，納米碳酸鈣50kg，硬脂酸鈣^g，硬脂酸鎂1kg，過氧化二異丙苯0. Olkg,乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷^g，十二烷基苯磺酸2kg以及水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺1kg，置于高速攪拌機中高速攪拌25min，得炭黑組合物；另稱取高密度聚乙烯樹脂IOOkg以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50kg備用；采用往復單螺桿擠出機進行熔融并擠出紡絲，其中，擠出機的一個進料口輸送炭黑組合物，另一進料口輸送高密度聚乙烯樹脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，紡絲速度為 lOOm/min，室溫下水冷后，收卷，即得直徑為1. Omm的炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5 ；步驟2、制備高分子PTC導電編織層3 采用織布機將紗線經緯編織成厚度為1mm、寬度為800mm的編織底層4，編織過程中，沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5，并沿緯線方向間隔織入兩個載流條6。其中，編織底層4為80支6股滌綸紗線編織而成，滌綸經線和滌綸緯線的密度均為每厘米M根，相鄰兩個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5的間隔為 20mm ；兩個載流條6均由25根相互平行的、直徑為0. Imm的鍍鋅銅絲構成，相鄰兩個鍍鋅銅絲的間隔為0. Imm0步驟3、壓延成型采用三輥壓延機將厚度為0. 5mm、寬度為800mm的第一絕緣層1和第二絕緣層2、 以及放置在該第一絕緣層1和第二絕緣層2之間的高分子PTC導電編織層3，在150°C溫度下壓延復合，水冷，收卷，即得厚度為2mm、寬度為800mm的PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜。其中，第一絕緣層1和第二絕緣層2使用高密度聚乙烯膜。將該PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的兩個載流條6引出導線接電源，測試得到，在220V電壓、24°C環境溫度下，該電熱膜發熱平衡時溫度達到58°C 65°C，電熱功率為 170kw/m2 190kw/m2。實施例3步驟1、制備炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5 稱取炭黑35kg，碳纖維^g，納米碳酸鈣35kg，硬脂酸鈣3kg，硬脂酸鎂3kg，過氧化二異丙苯0. 005kg,乙烯基三甲氧基乙氧基)硅烷1kg，十二烷基苯磺酸Ikg以及水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺m^g，置于高速攪拌機中高速攪拌22min，得炭黑組合物；另稱取線形低密度聚乙烯樹脂IOOkg以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物25kg備用；采用往復單雙螺桿擠出機進行熔融并擠出紡絲，其中，擠出機的一個進料口輸送炭黑組合物，另一進料口輸送線形低密度聚乙烯樹脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，紡絲速度為500m/min，室溫下水冷后，收卷，即得直徑為0. 5mm的炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5;步驟2、制備高分子PTC導電編織層3 采用織布機將紗線經緯編織成厚度為0. 6mm、寬度為IOOOmm的編織底層4，編織過程中，沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5，并沿緯線方向間隔織入兩個載流條6。其中，編織底層4為40支4股滌綸紗線編織而成，滌綸經線和滌綸緯線的密度均為每厘米20根，相鄰兩個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維5的間隔為 15mm ；兩個載流條6均由20根相互平行的、直徑為0. 08mm的鍍錫銅絲構成，相鄰兩個鍍錫銅絲的間隔為0. 2mm。步驟3、壓延成型采用三輥壓延機將厚度為0. 25mm、寬度為IOOOmm的第一絕緣層1和第二絕緣層 2、以及放置在該第一絕緣層1和第二絕緣層2之間的高分子PTC導電編織層3，在140°C溫度下壓延復合，水冷，收卷，即得厚度為1. 1mm、寬度為IOOOmm的PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜。其中，第一絕緣層1和第二絕緣層2使用線形低密度聚乙烯。將該PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的兩個載流條6引出導線接電源，測試得到，在220V電壓、24°C環境溫度下，該電熱膜發熱平衡時溫度達到62°C 69°C，電熱功率為 190kw/m2 220kw/m2。實施例4第一絕緣層1和第二絕緣層2使用中密度聚乙烯樹脂替代實施例2中的高密度聚乙烯樹脂，其余條件同實施例2。最終制得本發明PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜。實施例5采用鍍錫銅絲辮替代實施例2中的鍍鋅銅絲，其余條件同實施例2。實施例6采用鍍銀銅絲辮替代實施例2中的鍍鋅銅絲，其余條件同實施例2。
權利要求
1.一種PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜，其特征在于，包括第一絕緣層(1)和第二絕緣層O)，在所述第一絕緣層(1)和第二絕緣層( 之間設置有高分子PTC導電編織層 ⑶；其中，所述高分子PTC導電編織層C3)包括由紗線經緯編織而成的編織底層，所述編織底層(4)上沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維(5)， 所述編織底層(4)上沿緯線方向間隔、且平行織入兩個載流條(6)；所述炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維(5)的原料組成包括聚乙烯樹脂100重量份、 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1 50重量份、炭黑10 50重量份、碳纖維1 11重量份、納米碳酸鈣20 50重量份、硬脂酸鈣1 5重量份、硬脂酸鎂1 5重量份、過氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺1 10重量份。
2.按照權利要求1所述PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜，其特征在于，所述第一絕緣層(1)和第二絕緣層( 均為高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、線形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。
3.按照權利要求1所述PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜，其特征在于，所述編織底層(4)為7 80支、1 6股滌綸紗線編織而成，且滌綸經線和滌綸緯線的密度均為每厘米16 對根；所述炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維(5)的直徑均為0. 05mm 1mm，且相鄰兩個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維(5)的間隔為Imm 20mm ；所述兩個載流條(6) 均由15 25根相互平行的、直徑為0. 05mm 0. Imm的銅絲構成，相鄰兩個銅絲的間隔為 0. Imm 0. 5mmο
4.按照權利要求3所述PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜膜，其特征在于，所述銅絲的材質選用無氧銅、鍍鋅銅、鍍錫銅或鍍銀銅。
5.按照權利要求1、2、3或4所述PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜，其特征在于，該電熱膜的寬度為50mm 1000mm、且厚度為0. 15mm 2mm，其中，所述第一絕緣層(1)和第二絕緣層O)的寬度均為50mm 1000mm、且厚度均為0. 05mm 0. 5mm。
6.一種PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、制備炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維(5)稱取炭黑10 50重量份、碳纖維1 11重量份、納米碳酸鈣20 50重量份、硬脂酸鈣1 5重量份、硬脂酸鎂1 5重量份、過氧化二異丙苯0. 001 0. 010重量份、乙烯基三O-甲氧基乙氧基)硅烷0. 1 2. 0重量份、十二烷基苯磺酸0. 1 2. 0重量份、以及水楊酰胺基鄰苯二甲酰亞胺1 10重量份，置于高速攪拌機中高速攪拌20min 25min，得炭黑組合物；另稱取聚乙烯樹脂100重量份、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1 50重量份備用；采用擠出機進行熔融并擠出紡絲，其中，擠出機的一個進料口輸送炭黑組合物，另一進料口輸送聚乙烯樹脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，紡絲速度為lOOm/min lOOOm/min，室溫下水冷后，收卷，即得炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維(5)；步驟2、制備高分子PTC導電編織層(3)采用織布機將紗線經緯編織成編織底層G)，編織過程中，沿經線方向間隔、且均勻織入多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維( ，并沿緯線方向間隔、且平行織入兩個載流條(6)；步驟3、壓延成型采用三輥壓延機將第一絕緣層(1)和第二絕緣層O)、以及放置在該第一絕緣層(1)和第二絕緣層( 之間的高分子PTC導電編織層(3)，在130°C 150°C溫度下壓延復合，水冷，收卷，即得PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜。
7.按照權利要求6所述PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的制備方法，其特征在于，所述第一絕緣層(1)和第二絕緣層( 均為高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、線形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。
8.按照權利要求6所述PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的制備方法，其特征在于， 所述編織底層(4)為7 80支、1 6股滌綸紗線編織而成，且滌綸經線和滌綸緯線的密度均為每厘米16 對根；所述炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維(5)的直徑均為0.05mm 1mm，且相鄰兩個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維(5)的間隔為Imm 20mm ；所述兩個載流條(6)均由15 25根相互平行的、直徑為0. 05mm 0. Imm的銅絲構成，相鄰兩個銅絲的間隔為0. Imm 0. 5mm。
9.按照權利要求8所述PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的制備方法，其特征在于，所述銅絲的材質選用無氧銅、鍍鋅銅、鍍錫銅或鍍銀銅。
10.按照權利要求6、7、8或9所述PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜的制備方法，其特征在于，該電熱膜的寬度為50mm 1000mm、且厚度為0. 15mm 2mm，其中，所述第一絕緣層 (1)和第二絕緣層O)的寬度均為50mm 1000mm、且厚度均為0. 05mm 0. 5mm。
全文摘要
本發明的PTC高分子導電纖維自限溫電熱膜，包括第一絕緣層、第二絕緣層以及高分子PTC導電編織層，高分子PTC導電編織層包括編織底層、多個炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維以及兩個載流條；炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維的原料組成包括聚乙烯樹脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、炭黑、以及碳纖維等。該電熱膜具有電熱功能穩定，阻燃性能好的優點。本發明的制備方法包括以下步驟制備炭黑填充型聚乙烯基PTC導電纖維，制備高分子PTC導電編織層，將第一絕緣層、第二絕緣層以及高分子PTC導電編織層壓延成型。本發明方法工藝流程簡單，成本低，容易實現。
文檔編號H05B3/10GK102307403SQ20111025870
公開日2012年1月4日 申請日期2011年9月2日 優先權日2011年9月2日
發明者宋義虎, 強弱, 強鴻儒, 計曉榮 申請人:西安蓋沃熱能科技有限公司