有机硅硅胶在PTC电加热器产品上的应用的制作方法

本发明属于有机硅硅胶应用领域。

现有技术

现有的表面不带电的PTC电加热器产品中采用聚酰亚胺薄膜（PI膜）作为绝缘层，这是由于PI膜具有非常好的高温绝缘性，其可应用于250度以上的绝缘环境。但是PI膜作为绝缘层，一般需要2~3层，其PI膜各层间及PI膜与附近传热层间不可避免地存在较大的接触热阻，故导致PTC电加热器热传导效率低。

中国专利CN203984697U中建议采用硅胶作为绝缘导热层，但尚未公开如何更高效地粘接和应用。

技术实现要素：

本发明意外发现，将有机硅硅胶应用于PTC电加热器产品上的绝缘层可以收到意想不到的技术效果，可以同时实现令人满意的绝缘、导热和粘接效果，并在导热性能上有更广泛的改进空间。

实现本发明目的的技术方案可以概括如下：一种有机硅硅胶在PTC电加热器产品上的应用，其中有机硅硅胶作为绝缘层应用。其中，PTC电加热器可以是目前家用空调行业常用的陶瓷PTC电加热器。

如上所述的应用，所述绝缘层同时也是导热层，热量由PTC电极条组件经由所述导热层传递给散热铝条。其中，PTC电极条组件为现有产品中的由正负电极条和粘接于正负电极条之间的若干PTC陶瓷元件组成。

如上所述的应用，所述绝缘层同时也是粘接层，用于粘接散热铝条和电极片。

如上所述的应用，所述绝缘层首先涂覆于散热铝条上，然后再在绝缘层上涂覆粘接层，最后将PTC电极条组件粘接于事先涂覆有绝缘层的散热铝条上。

如上所述的应用，所述绝缘层首先涂覆于PTC电极条组件上，然后再在绝缘层上涂覆粘接层，最后将散热铝条粘接于事先涂覆有绝缘层的PTC电极条组件上。

如上所述的应用，待所述绝缘层固化、或半固化、或表干后再涂覆粘接层。其中所谓半固化是指有机硅胶黏剂施胶后进行初步固化但尚未完全固化，表面尚有一定的粘接性，待另一零件粘接上去之后再进行完全固化。

如上所述的应用，所述绝缘层的施工工艺为涂覆。

如上所述的应用，涂覆方法中优选采用喷涂、或者刮涂、或者点胶。其中，点胶方法优选为采用扁平胶嘴点胶。比如散热铝条为15mm宽，刮涂所用刮刀或点胶所用扁平胶嘴的宽度可选择为14.5mm~15.0mm，以保障流平后的绝缘涂层充分覆盖于散热铝条表面且不会溢出。

如上所述的应用，所述绝缘层的厚度优选为100~200微米、或者200~300微米、或者300~400微米、或者400~500微米。

如上所述的应用，作为绝缘层的有机硅硅胶中掺杂有导热填料，所述填料可以是氧化铝陶瓷粉末、碳化硅粉末、氧化锌粉末、氮化铝陶瓷粉末、氮化硼陶瓷粉末、或者氧化镁陶瓷粉末。

通过以上技术方案，本发明可收到如下技术效果：

现有的PI膜作为绝缘层，其导热系数一般仅仅0.1~0.2W/m.K，若添加导热填料（如氮化硼粉末），由于纳米粒子具有团聚效应，所以原料在反应釜混合过程中，易发生导热添加剂团聚情况，则导致PI膜成膜困难，工艺控制复杂，使得薄膜的良品率不高，成本非常高，且导热系数提高非常有限（一般仅0.3~0.5 W/m.K）；而采用硅胶作为绝缘层，并通过添加导热填料，导热系数提升非常明显，可达2.0 W/m.K以上，且工艺相对简单，比如通过喷涂或刮涂可非常高效便捷地成型。

而且采用有机硅硅胶膏状胶黏剂作为绝缘层，其同时可作为粘接剂，以使得涂覆有硅胶绝缘层的铝条可很好地与PTC电极条组件粘接，粘接强度较高，且传热层各层之间的接触热阻非常小，故PTC电加热器整体效率可大幅度提升。

此外，由于PI膜采用层叠或平贴构成，在PTC电加热器工作启动和停机过程中，由于PI膜热胀冷缩而发出噪音。而有机硅硅胶具有良好的伸展性能和弹性回复性能，且各元件之间粘接良好，故不存在热胀冷缩而发出噪音的问题。

相比于现有技术中采用PI膜包绕或平贴，绝缘硅胶的涂覆（如喷涂或点胶）更适合于机械化、自动化大批量生产。有机硅硅胶在PTC电加热器上作为绝缘层的应用产生的以上这些事先预想不到的技术效果，都是现有技术中用PI膜包绕或平贴作为绝缘层的应用所不能达到的。

现有技术中设置的绝缘导热层，仅仅为了使得散热条与电极条之间的绝缘。而本发明采用涂覆来设置绝缘导热层，其不仅解决了绝缘导热层的设置问题，而且进一步解决了绝缘导热层的接触热阻和传热效率的问题。

现有技术中绝缘导热层常规的设置手段有：聚酰亚胺薄膜包绕、或者聚酰亚胺薄膜粘贴、或者陶瓷片叠放平贴。以上现有技术中绝缘材料形态本质上都是预成型的绝缘材料。现有技术中通过丝网印（涂覆的一种）硅胶作为粘接层粘接电极和PTC片，但该粘接层不具有绝缘功能，即未在绝缘导热层的设置上采用涂覆工艺。而本发明绝缘导热层的设置手段为涂覆，与现有技术相比，本发明绝缘导热层材料的形态本质上为后成型的材料，即在成型之前是流体状态或粉末状态，在PTC电制热器上成型之后为固态的绝缘导热层。

现有技术中采用预成型材料，绝缘导热层与其接触的工件之间由于是固体接触，不可避免存在气隙和接触热阻，热传导效率必然会受到影响。本发明中采用后成型材料，绝缘导热层在涂覆到工件上时还是流体状的，其与工件之间没有气隙和接触热阻，从而热传导效率更高。

此外，现有技术中的绝缘导热层本身不具有粘接作用，本发明的绝缘导热层（如硅胶作绝缘导热层）还可以具备粘接作用。除了上述区别之外，涂覆工艺还有其他更多的不同和优势，如生产自动化和生产效率等。

附图说明

图1是本发明有机硅硅胶在PTC电加热器产品上的应用示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，将有机硅硅胶应用到PTC电加热器产品上。该有机硅胶黏剂3（比如瓦克有机硅ELASTOSIL® RT 707 W等）首先通过喷涂（或扁平胶嘴点胶）均匀、致密地施加到两根散热铝条1上，并让胶黏剂3半固化或者仅仅表干，该胶黏剂3表面尚具有一定的粘性但又不至于后续工序挤压的过程中被挤开而导致绝缘层破坏；然后再将PTC电极条组件2层叠粘接于两根散热铝条1之间；最后再进行完全固化。这样，形成的有机硅硅胶层3既是绝缘层、导热层，又是粘接层，能将散热铝条1和PTC电极条组件2可靠地粘接固定。为了达到家用电器耐电压要求（比如耐压要求大于2000V），该有机硅硅胶层3的厚度优选为200微米。

为了进一步提升有机硅硅胶层的导热效率，可在成型之前的有机硅胶粘剂掺杂导热填料。可选用的导热性填料有无定形氧化铝粉末、球形氧化铝粉末、碳化硅粉末、氧化锌粉末、氮化硼粉末等。其平均粒径应控制在0.1至100um之间。其中，最普遍使用的是球形与不定形的氧化铝粉末，配合量可根据对导热性的要求，按100份基础胶粘剂对50至800份。用氧化铝粉配制的导热硅胶，在贮存过程中易发生导热性填料沉降及使胶料中各种低黏度配合剂分离，可采取添加气相法钛白粉作沉降抑制剂的方法解决。这种气相法钛白粉的径粒在0.001至0.2um，BET法比表面积应在20至80㎡/g。TiO₂的纯度应大于98%，配合量为100份基础聚合物对5至15份。

下表对比了目前使用的聚酰亚胺薄膜，以及导热型聚酰亚胺薄膜、有机硅硅胶和通过掺杂陶瓷粉末的有机硅胶黏剂的性能。可以发现采用有机硅胶黏剂，特别是掺杂后的有机硅胶黏剂之后，不仅导热系数大幅提升，而且几乎完全消除了接触热阻，所以采用有机硅胶粘剂作为PTC电加热器的绝缘导热粘接层应用，收到了意想不到的显著效果。