导电膜及其制备方法、可发热云母板及其制造方法与流程

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种导电膜及其制备方法、可发热云母板及其制造方法。

背景技术：

由云母为基材制造的电热设备用云母板，因其具有良好的防腐、抗冲击和防雷电、防电弧、高绝缘、耐低温(-60℃)以下，耐高温(250℃)等优良性能，被广泛应用于航天、航空、军工、核电、冶金、雷达的输配电系统，防雷电工程及潜艇、汽车、造船、超高压电网等高科技应用领域。

现有技术制造的电热设备用云母板，仅适用于电热设备发热元件的支撑和绝缘，其自身并不具备发热的功能，现有技术小面积(体积)、功率大的发热元件，是以金属电阻缠绕在云母板上制成的，由于手工缠绕，绕线之间距离会生产误差，发热元件会因部份过热而使发热丝烧断，所以这一类型的发热元件使用时间都比较短。

与金属发热丝相比，现有技术石墨烯为当今世界上电阻率最小的材料，而石墨的电阻率偏大，但两者均不能作为面积小、功率大的发热元件的发热体。

现有技术申请号为2011100827877的发明专利，公开了一种云母板涂层电发热装置，该装置的导电膜涂层主要成份，由纳米级碳粉40-60份组成，从环境保护上分析，碳粉中除含有碳墨、氧化铁和聚酯外，还含有许多金属粉尘，如镍、以及对体有害的汞，比外，碳粉中还有人们所熟悉的致癌物，如苯、醛、苯乙烯等，生产过程，纳米级碳粉中微细颗粒粉尘(肉眼观察不到的)大量飘浮于空气中，很容易被操作工吸收，百万分之几克就可以危及人体荷尔蒙分泌，导致男性精子数量下降，女性不育，因此，这种材料不适用于工业化生产。从物理性能上分析:碳粉在环境相对湿度大于50％时，快速吸水率在20％以上，这在我国大部地区，尤其在东南沿海工业发达地区的大部份季节都无法正常使用，鉴于以上原因，此项专利至今未在工业领域中得推广应用，为了克服这种导电膜的致命缺陷，提供一种新型导电膜配方及其制造方法是非常必要的。

技术实现要素：

本发明一实施例提供一种导电膜以及用该导电膜制成的可发热云母板，并公开了上述可发热云母板的制造方法以及制造装置，本发明的可发热云母板，以石墨粉、石墨烯以及金属粉末混合，改变了材料的结构排列，使其电阻率比金属发热丝大、比石墨粉小，从而满足圈形、板形、异形等发热元件面积小、功率大、发热温度高的发热体的应用。

一实施例中，提供了一种导电膜，包括：

导电粉末15～30份，

胶粘剂70～85份；其中，导电粉末包括

石墨粉50～75份，

石墨烯10～30份，

金属粉15～20份。

一实施例中，提供了一种导电膜的制备方法：

s1：将石墨烯、石墨粉以及金属粉混合搅拌；

s2：加入胶粘剂与导电粉末在常温下进行搅拌，后干燥。

一实施例中，提供了一种可发热云母板，包括至少一张浸胶纸以及固化于浸胶纸表面的上述导电膜。

一实施例中，提供了可发热云母板的制造方法，包括：

s1：配制胶粘剂以及导电溶液；

s2：将导电溶液涂抹于云母纸上并干燥，制成导电膜，将胶粘剂涂抹于云母纸上并干燥，制得浸胶纸；

s3：将导电膜与浸胶纸复合形成坯料，并进行热压固化。其中，

所述热压的压强为20～50kg/cm²，

所述固化处理包括：在50℃下，将坯料送入热压机，历经2.7个小时匀速升温至220℃并保持1.3个小时，随后历经2.5个小时匀速降至50℃。

与现有技术相比，本发明将石墨粉、石墨烯以及金属粉末混合并结合有机树脂胶粘剂制得导电溶液，涂抹于云母纸上，以此制成云母板，通过改变云母板的结构排列，使其电阻率比金属发热丝大比石墨粉小，而满足圈形、板形、异形等发热元件面积小、功率大、发热温度高的发热体的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施方式中可发热云母板的结构图；

图2是本申请一实施方式中可发热云母板的制造方法工艺流程图；

图3是本申请一实施方式中可发热云母板的制造方法中热压和固化工艺要求示意图；

图4是本申请一实施方式中可发热云母板的制造装置结构原理图。

具体实施方式

通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。

本发明提供了一种导电膜，包括：

导电粉末15～30份，

胶粘剂70～85份；其中，导电粉末包括

石墨粉50～75份，

石墨烯10～30份。

进一步的，所述导电粉末还包括：金属粉末15～20份。

进一步的，所述导电膜进一步包括：

导电粉末20～25份，

胶粘剂75～80份；其中，导电粉末包括

石墨烯10-20份，

石墨粉60～75份，

金属粉15～20份。

进一步的，所述胶粘剂包括，按重量计，固体含量50～52％的有机硅树脂胶20～23份、有机溶剂77～80份，其中，所述的固体含量为有机硅树脂中除去溶剂的不溶性树脂的净含量。

进一步的，所述石墨烯为单层石墨烯，所述石墨粉的粒度为800目～1000目，所述金属粉末的粒度为200目～300目。

具体的，所述导电膜包括：

导电粉末20份，

胶粘剂80份，其中，导电粉末中：

石墨烯10份，

1000目石墨粉75份，

200目发热铁粉15份；胶粘剂中：

有机硅树脂20份，

工业酒精80份。

本发明进一步公开了上述导电膜的制备方法，包括：

s1：将石墨烯、石墨粉以及金属粉混合搅拌；

s2：加入胶粘剂与导电粉末在常温下进行搅拌，后干燥。

本发明还进一步提供了一种可发热云母板，包括至少一张浸胶纸以及固化于浸胶纸表面的上述导电膜。

进一步的，所述浸胶纸包括云母纸基底以及固化于云母纸基底上的胶粘剂，所述浸胶纸排除溶剂后胶含量在9～10％。

进一步的，一种可发热云母板包括多张浸胶纸以及固化于最上层或最下层浸胶纸表面的上述导电膜。

参考图2所示，本发明提供了一种可发热云母板的制造方法，包括以下步骤：

s1：配制胶粘剂，按重量计，取固体含量为50～52％的有机硅树脂胶20～25份、有机溶剂75～80份，常温下搅拌30分钟得到有机硅树脂胶粘剂，其中，所述固体含量为有机硅树脂胶中除去溶剂的不溶性树脂的净含量；

s2：配制导电溶液，按重量比：将石墨烯10～30份、石墨粉50～75份，金属粉末15～20份，充分混合得到导电粉末；按重量比，将所述导电粉末15～30份与s1制备的胶粘剂70～85份充分搅拌混合，制得导电溶液；

s3：将s2配制的导电溶液涂抹于云母纸上并烘干，制得导电膜；

s4：将s1配制的胶粘剂涂抹到云母纸上并烘干，制得排除溶剂后胶含量在9～10％的浸胶纸；

s5：将1张导电膜与至少1张浸胶纸重叠复合得到1层坯料，将若干层坯料送入热压机进行热压和固化处理；

s6：热压固化结束后，将然压机温度强制冷却至80℃以下，卸压制得可发热云母板。

进一步的，所述胶粘剂位于所述导电膜与所述云母纸之间。

进一步的，所述有机溶剂为工业酒精，所述金属粉末包括铁粉、铝粉、铜粉、镍粉等。

进一步的，所述石墨粉的粒度为800目～1000目，所述金属粉末的粒度为200目～300目。

进一步的，所述石墨烯为单层石墨烯。

进一步的，所述导电溶液的涂层厚度为0.04～0.1mm。

进一步的，在步骤s5中：

各层坯料之间采用规格为80～120目的不锈钢丝网隔开；

若干层坯料用1.5mm厚的钢板作托板，送入热压机的热板中进行热压；

所述热压的压强为20～50kg/cm²；

参考图3所示，所述固化处理包括：在50℃下，将若干层坯料送入热压机，历经2.7个小时匀速升温至220℃并保持1.3个小时，随后历经2.5个小时匀速降至50℃。

进一步的，在步骤s6中，强制冷却时压强应不小于20kg/cm²。

本申请还提供了上述可发热云母板的制造装置，包括涂抹设备，所述涂抹设备包括：

导电溶液供应装置，包括浸胶槽，用于放置胶粘剂或导电溶液；

可转动的浸胶辊，具有圆筒形的导电溶液附着表面，所述浸胶辊部分浸入浸胶槽内并随着浸胶辊的转动，完成云母纸上胶粘剂或者导电溶液的涂抹；

云母纸输送结构，包括多个传送辊，用于传送云母纸进行导电溶液或者胶粘剂的涂抹以及烘烤；

烘箱，用于对涂抹后的云母纸进行烘烤干燥；

其中，所述烘箱长度为15～18m，运行速度为每分钟4～6米，烘箱内温度控制在100～120℃。

进一步的，还包括成对链轮，所述链轮包括第一链轮和第二链轮，所述第一链轮设于所述烘箱的输入端，所述第二链轮设于所述烘箱的输出端，两个所述链轮之间通过输送带配合传动，涂抹后的云母纸通过传送辊进入烤箱进行烘烤干燥。

本发明的有益效果在于：

1，本发明将石墨粉、石墨烯以及金属粉末混合并结合有机树脂胶粘剂制得导电溶液，涂抹于云母纸上，以此制成云母板，通过改变云母板的结构排列，使其电阻率高于金属发热丝及低于石墨粉，而满足圈形、板形、异形等发热元件面积小、功率大、发热温度高的发热体的应用。

2，本发明制造的可发热云母板，是面积小、发热功率大的电热元件领域的重大创新，从此，发热元件不再以电阻丝用手工缠绕制造，用能发热的云母板制造的发热元件不仅发热速度快而发热面积均匀，消除了设备的热点和冷点，不会因局部过热而被烧坏，产生绝缘层击穿、漏电的安全隐患，这种能发热的云母板具有能发热、且绝缘的双重功能，本发明的制造方法得到的一种能发热的云母板填补了国内空白。

3，与现有技术发明专利相比，本发明制造的导电膜在环境温度40～42c⁰，相对湿度大于90％时，放置48小时，吸水率小于2％。

实施例1：

导电粉末包括：单层石墨烯10份，1000目石墨粉75份，200目发热铁粉15份；

导电膜包括：导电粉末20份，胶粘剂80份；其中，胶粘剂由20份1153有机硅树脂和80份工业酒精常温搅拌而成。

实施例2：

导电粉末包括：单层石墨烯15份，1000目石墨粉70份，200目发热铝粉15份；

导电膜包括：导电粉末20份，胶粘剂80份；其中，胶粘剂由20份1153有机硅树脂和80份工业酒精常温搅拌而成。

实施例3：

导电粉末包括：单层石墨烯20份，1000目石墨粉65份，200目发热铝粉15份；

导电膜包括：导电粉末30份，胶粘剂70份；其中，胶粘剂由20份1153有机硅树脂和80份工业酒精常温搅拌而成。

实施例4：

导电粉末包括：单层石墨烯25份，1000目石墨粉55份，200目发热铁粉20份；

导电膜包括：导电粉末20份，胶粘剂80份；其中，胶粘剂由20份1153有机硅树脂和80份工业酒精常温搅拌而成。

实施例5：

导电粉末包括：单层石墨烯30份，1000目石墨粉50份，300镍粉20份；

导电膜包括：导电粉末20份，胶粘剂80份；其中，胶粘剂由20份1153有机硅树脂和80份工业酒精常温搅拌而成。

对比例1：

导电粉末包括：碳粉85份，200目发热铁粉15份；

导电膜包括：导电粉末20份，胶粘剂80份；其中，胶粘剂由20份1153有机硅树脂和80份工业酒精常温搅拌而成。

对比例2：

导电粉末包括：单层石墨烯85份，200目发热铁粉15份；

导电膜包括：导电粉末20份，胶粘剂80份；其中，胶粘剂由20份1153有机硅树脂和80份工业酒精常温搅拌而成。

对比例3：

导电粉末包括：石墨粉85份，200目发热铁粉15份；

导电膜包括：导电粉末20份，胶粘剂80份；其中，胶粘剂由20份1153有机硅树脂和80份工业酒精常温搅拌而成。

参考表1所示，表1为经本实施例1-5中的原料制得的导电膜与云母纸结合性能与对比例1-3原料制得的导电膜与云母板结合性能对比表，实验数据如下表所述。

表1

(注:本专利实施例，在温度40～42度相对湿度大于90％时，48小时吸水率小于2％)

实施例6：

步骤1：取石墨烯10份、1000目石墨粉75份、200目发热铁粉15份，在卧式搅拌机搅拌30分钟，得到导电粉末；

步骤2：取1153有机硅树脂20份，工业酒精80份，在常温下搅拌60分钟，搅拌均匀后，得到胶粘剂；

步骤3：将按步骤2得到的胶粘剂80份放入立式搅拌机中，再倒入按步骤1得到的导电粉末20份，搅拌30分钟，得到导电溶液；

步骤4：在涂抹设备上(参考图4所示)将导电溶液涂抹在云母纸上，得到导电膜，待导电膜走出烘箱后，裁断宽度为620mm，(云母纸选用型号为506，宽度选用1020mm，厚度为0.07mm)，导电涂层厚度为0.048mm，其中烘箱长度为16米，温度控制在100～120℃，运行速度为每分钟5米；

步骤5：在涂抹设备上(参考图4所示)，将按步骤2得到的胶粘剂涂抹在云母纸上，得到浸胶纸，浸胶纸走出烘箱后，裁断宽度为620mm，(云母纸选用型号为506，宽度选用1020mm，厚度0.07mm)，浸胶纸胶含量为9.96％，其中烘箱长度为16米，温度控制在100～120℃，运行速度为每分钟5米；

步骤6：导电膜与云母纸复合，其中，

6.1：选用规格为100目不锈钢丝网作脱模网，宽度为1050mm，将其裁断为1050mm×650mm的单张；

6.2：选用1200mm×650mm，厚度为1.5mm的钢板作托板，将不锈钢丝网放在托板上，上面放5张按步骤5得到的浸胶纸，再放一张按步骤4得到的导电膜，得到一层坯料，然后再放一张不锈钢丝网；

6.3：重复步骤6.2的操作，当达到50层坯料时为一撂，再重复步骤6.2和6.3的操作，共准备10撂；

步骤7：热压和固化，将按步骤6准备好的坯料一撂一撂地放入300t框架式压力机热压板层间，将热压机总压力升至200t～220t，并保持压力，按图2所示的热压工艺要求，进行热压和固化处理，其中热压板共十一层；

步骤8：在热压机总压力不小于130t的条件下，将热压板温度降至50℃时，卸压取出云母板。

参考图4所示，一种可发热云母板的制造装置，包括涂抹设备，涂抹设备包括浸胶槽11，浸胶辊12，成对链轮13、烘箱14以及多个传送辊15，浸胶辊12部分浸入浸胶槽11内的胶粘剂或导电溶液中，随着浸胶辊12的转动，完成云母纸上胶粘剂或者导电溶液的涂抹，链轮13包括第一链轮131和第二链轮132，第一链轮131设于烘箱14的输入端，第二链轮132设于烘箱14的输出端，两个链轮13之间通过输送带16配合传动，云母纸辊17上的云母纸经传送辊15传送至浸胶辊12，进行胶粘剂或导电溶液的涂抹，涂抹后的云母纸通过传送辊15浸入烤箱14进行烘烤干燥，干燥后进行下一步裁剪。

其中，烘箱14的长度为15～18m，运行速度为每分钟4～6米，烘箱内温度控制在100～120℃。

参考图1所示，一种可发热云母板，包括涂有导电涂层的导电膜171以及多层浸胶纸172，浸胶纸172的层数决定了云母板的强度，因此可根据所需云母板的强度自行配制浸胶纸的层数。

参考表2所示，表2为本实施例6中制得的可发热云母板与现有技术中云母板的数据比对，实验数据如下表所述。

表2

尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。