CN102307403B - Ptc高分子导电纤维自限温电热膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的PTC高分子导电纤维自限温电热膜，包括第一绝缘层、第二绝缘层以及高分子PTC导电编织层，高分子PTC导电编织层包括编织底层、多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维以及两个载流条；炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维的原料组成包括聚乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、炭黑、以及碳纤维等。该电热膜具有电热功能稳定，阻燃性能好的优点。本发明的制备方法包括以下步骤：制备炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维，制备高分子PTC导电编织层，将第一绝缘层、第二绝缘层以及高分子PTC导电编织层压延成型。本发明方法工艺流程简单，成本低，容易实现。

Description

PTC高分子导电纤维自限温电热膜及其制备方法

技术领域

本发明属于电热材料制备技术领域，具体涉及一种PTC高分子导电纤维自限温电热膜及其制备方法。

背景技术

面状电热采暖产品主要由半导体发热体、载流条、绝缘材料构成。低温辐射电热膜的主流产品是由夹在绝缘聚酯(PET)薄膜间的并联的导电油墨载流条、银粉涂料汇流条制成，电热膜经导线连通电源，将电能转化为热能。美国Calorique电热膜含两层绝缘聚酯膜，中间墨线为导电油墨，厚约0.2mm～0.3mm。中国专利申请号99111331.4(公开号为CN1255037，公开日为2000.05.31)公开了一种“低温辐射电热膜”，中国专利申请号200610010213.8(公开号为CN1874619，公开日为2006.12.06)公开了一种“电热地膜”，中国专利申请号92106555.8(公开号为CN1080109，公开日为1993.12.29)公开了“一种复合电热膜”，中国专利申请号91112670.8(公开号为CN1074074，公开日为1993.07.07)公开了“一种新型电发热膜”。低温辐射电热膜多采用丝网印刷法将导电油墨通过网版转印到承印物上。中国专利申请号03110936.5(公开号为CN1440219，公开日为2003.09.03)公开了“一种电热膜制造方法”，采用凹版印刷技术将导电油墨印刷在PET基膜上形成平行排列的导电条，导电条两端由油墨连接并复合汇流条，电热膜上覆盖另一基膜。中国专利申请号200710036025.7(公开号为CN101148939，公开日为2008.03.26)公开了“一种电热地板”，采用丝网印制技术在基板上印刷涂料电热膜层，电热膜上层设有绝缘层，可在36～220V电压下长期安全使用。中国专利申请号201010562200.8(公开号为CN102083246A，公开日为2011.06.01)公开了“一种远红外电热膜”，导电银浆条、导电碳浆条呈正交排列，置于两层绝缘薄膜中间，电热转换率达98％，发热温度不超过80℃。中国专利申请号03146405.X(公开号为CN1571588，公开日为2005.01.26)公开了“单向热辐射电热膜”，采用定向反射功能膜使热能仅向单面辐射。中国专利申请号200910010841.X(公开号为CN101534582，公开日为2005.01.26)公开了“远红外电热膜毯”，含油墨(碳素)电热膜、皮革层、保护层、保温层、防水层、传感器等。中国专利申请号201110062060.2(公开号为CN102128467A，公开日为2011.07.20)、201110060629.1(公开号为CN102131317A，公开日为2011.07.20)分别公开了“电热地膜采暖装置”、“防漏电与防电磁辐射电热地膜及其制作方法”，聚酯薄膜上均匀印刷油墨导电条，外面两侧依次铺设导电铝箔带、PE封套、PVC保护封套。

其它制作低温辐射电热膜的技术包含喷涂法、涂胶法、浸渍法、压印法等。中国专利申请号01128297.5(公开号为CN1413064，公开日为2003.04.23)“一种纳米电热膜的制造方法和用纳米电热膜制成的散热板”、中国专利申请号200910106860.2(公开号为CN101541110，公开日为2009.09.23)“纳米电热膜材料及纳米电热器件的制作方法”，均在基板上喷涂导电涂料形成电热膜。中国专利申请号200710047983.4(公开号为CN101431837，公开日为2009.05.13)“一种远红外柔性电热材料及其制作方法和应用”、中国专利申请号90106391.6(公开号为CN1060325，公开日为1992.04.15)“节能型电热膜融雪器和制法及用途”，均将导电涂料涂附基膜(聚酯膜、胶布等)上，干燥后加装并联电极、电源线。中国专利申请号99117279.5(公开号为CN1258186，公开日为2000.06.28)“一种柔性电热膜发热体的制造方法”、中国专利申请号200810118187.X(公开号为CN101346017，公开日为2009.01.14)“高分子电热膜及其应用”，则在柔性高分子基膜表面预设电极，再将导电涂料均匀涂覆在基材表面形成电热膜，其上固定绝缘保护层。中国专利申请号89107751.0(公开号为CN1051059，公开日为1991.05.01)公开了“一种透明半导体电热薄膜”，以SbCl₃、CdCl₂掺杂SnO₂半导体层，以二甘醇丁醚醋酸酯、聚异丁烯、环己酮为粘结剂，以无水乙醇为主要溶剂，采用浸涂和烘干工艺在衬底材料上形成半导体薄膜型电热膜。中国专利申请号200810036591.2(公开号为CN101568201，公开日为2009.10.28)公开了“双导发热体”，其电热片包括绝缘基板(聚酯薄膜或爽木胶木板)、两个压印在绝缘基板表面上的低温辐照电热膜(导电油墨、碳晶片或碳素纤维)，两电热膜间隔错开、电极彼此对齐，可有效地消除电磁波。

碳素面状发热板为另一种主流低温辐射电热膜。韩国HALLA株式会社睿坚Heating地暖系统的发热主体系纳米碳素与无纺布嵌入式面状发热体，共11层总厚度0.7mm，具有智能控温功能，自身温度不超过60℃。中国专利申请号201110059086.1(公开号为CN102123529A，公开日为2011.07.13)“一种新型碳纤维复合电热膜及其制备方法”、中国专利申请号00121583.3(公开号为CN1338885，公开日为2002.03.06)“低温辐射碳纤维电热膜及其制备方法”所披露的电热膜含导电碳纤维网状编织层、两端金属电极、被绝缘导热塑料膜。中国专利申请号200710006388.6(公开号为CN101237723，公开日为2008.08.06)公开了“电热膜用组成物及以其所制得的电热膜与电热装置”，将导电涂料涂布于网络状纤维材料(如碳纤维纸、金属纤维纸、镀金属纤维纸)上，热固化得到10～1200欧母电阻值的电热膜。中国专利申请号200310107851.8(公开号为CN1606384，公开日为2005.04.13)公开了“耐折迭聚四氟乙烯电热膜及其制备方法”，将导电聚四氟乙烯树脂分散液混合、造粒、干燥，加入助挤剂，用推压机成型为圆条状，用压延机压制为纤维状膜，除助挤剂后烧结为柔软强韧的纤维状电热膜。

具有电阻正温度系数(positive temperature coefficient，PTC)效应的无机或有机材料可用于制作自控温型智能电热膜，PTC功能可防止局部异常过热，自动控制电流随温度的变化，有效控制耗电量。已商业化产品如韩国DYMSCO(大熙)PTC远红外线电热膜、山东恒远电热材料科技有限公司PTC电热膜，系半透明聚酯薄膜与导电油墨低温粘合而制成。浙江华源电热有限公司赛沃智能地暖系统包含1.2mm厚、34cm宽的填充聚乙烯(PE)型PTC半导体元件，利用热敏电阻特性实现电热膜的主动温控。中国专利申请号90102752.9(公开号为CN1056393，公开日为1991.11.20)公开了“具有挠性及恒温特性的复合型导电高分子电发热体”，采用含15-60％导电填充剂的复合型可固化高分子材料作电阻层，两面覆盖绝缘层，发热体表面或内部加骨架层。中国专利申请号03814070.5(公开号为CN1663002，公开日为2005.08.31)、200510134568.3(公开号为CN1790557，公开日为2006.06.21)、200910003413.4(公开号为CN101521963，公开日为2009.09.02)公开了“柔性PTC发热体及其制造方法”，基材表面设有凹凸状树脂发泡体或橡胶材料，采用印刷技术在柔性基材上形成PTC电阻、电极。中国专利申请号200510045421.7(公开号为CN1791308，公开日为2006.06.21)公开了“加热膜制造方法及其有关的发热体”，利用绝缘层上面的水溶性用金属处理的电阻墨水或者利用辅助模具，镀金或者真空镀膜成电极线条后，未形成电极层的上面用PTC油墨印刷成特定形状或者未形成电极线条的上面镀层薄膜。

传统面状发热膜的制作工艺是在绝缘基材表面进行涂覆和丝网印刷。由于导电膜层与基材热膨胀系数不同，反复加热-冷却后导电膜层与基材间易形成气泡，导致导电膜层脱落；同时，反复加热-冷却导致导电膜层易产生微小裂纹，使得电阻值在使用过程中逐渐增加，电热功率衰减比较明显。另外，传统面状发热膜的泄露电流较大，不易通过现有漏电保护装置，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供了一种PTC高分子导电纤维自限温电热膜，具有电热功能稳定，绝缘性能好的优点，且不会形成明显电容效应，安全可靠。

本发明的另一目的是提供该PTC高分子导电纤维自限温电热膜的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种PTC高分子导电纤维自限温电热膜，包括第一绝缘层和第二绝缘层，在第一绝缘层和第二绝缘层之间设置有高分子PTC导电编织层；

其中，高分子PTC导电编织层包括由纱线经纬编织而成的编织底层，编织底层上沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维，编织底层上沿纬线方向间隔、且平行织入两个载流条；

炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维的原料组成包括聚乙烯树脂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、碳纤维1～11重量份、纳米碳酸钙20～50重量份、硬脂酸钙1～5重量份、硬脂酸镁1～5重量份、过氧化二异丙苯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、水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺1～10重量份。

第一绝缘层和第二绝缘层均为高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、线形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。

编织底层为7～80支、1～6股涤纶纱线编织而成，且涤纶经线和涤纶纬线的密度均为每厘米16～24根；炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维的直径均为0.05mm～1mm，且相邻两个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维的间隔为1mm～20mm；两个载流条均由15～25根相互平行的、直径为0.05mm～0.1mm的铜丝构成，相邻两个铜丝的间隔为0.1mm～0.5mm。

铜丝的材质选用无氧铜、镀锌铜、镀锡铜或镀银铜。

该电热膜的宽度为50mm～1000mm、且厚度为0.15mm～2mm，其中，第一绝缘层和第二绝缘层的宽度均为50mm～1000mm、且厚度均为0.05mm～0.5mm。

本发明所采用的另一技术方案是，一种PTC高分子导电纤维自限温电热膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维：

称取炭黑10～50重量份、碳纤维1～11重量份、纳米碳酸钙20～50重量份、硬脂酸钙1～5重量份、硬脂酸镁1～5重量份、过氧化二异丙苯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、以及水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺1～10重量份，置于高速搅拌机中高速搅拌20min～25min，得炭黑组合物；

另称取聚乙烯树脂100重量份、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1～50重量份备用；

采用挤出机进行熔融并挤出纺丝，其中，挤出机的一个进料口输送炭黑组合物，另一进料口输送聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，纺丝速度为100m/min～1000m/min，室温下水冷后，收卷，即得炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维；

步骤2、制备高分子PTC导电编织层：

采用织布机将纱线经纬编织成编织底层，编织过程中，沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维，并沿纬线方向间隔、且平行织入两个载流条；

步骤3、压延成型：

采用三辊压延机将第一绝缘层和第二绝缘层、以及放置在该第一绝缘层和第二绝缘层之间的高分子PTC导电编织层，在130℃～150℃温度下压延复合，水冷，收卷，即得PTC高分子导电纤维自限温电热膜。

第一绝缘层和第二绝缘层均为高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、线形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。

编织底层为7～80支、1～6股涤纶纱线编织而成，且涤纶经线和涤纶纬线的密度均为每厘米16～24根；炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维的直径均为0.05mm～1mm，且相邻两个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维的间隔为1mm～20mm；两个载流条均由15～25根相互平行的、直径为0.05mm～0.1mm的铜丝构成，相邻两个铜丝的间隔为0.1mm～0.5mm。

铜丝的材质选用无氧铜、镀锌铜、镀锡铜或镀银铜。

该电热膜的宽度为50mm～1000mm、且厚度为0.15mm～2mm，其中，第一绝缘层和第二绝缘层的宽度均为50mm～1000mm、且厚度均为0.05mm～0.5mm。

本发明PTC高分子导电纤维自限温电热膜的有益效果是：

1、本发明电热膜中的第一绝缘层、第二绝缘层以及高分子PTC导电编织层均为聚乙烯基体，因此热膨胀系数大致相当，界面黏结力强。在本发明电热膜的使用过程中，反复通电加热-断电冷却后，各层间不易形成气泡，炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维不会在使用过程中产生微裂纹，不会导致导电膜层脱落与电热性能的恶化，从而提高了性能稳定性，延长了使用寿命。

2、第一绝缘层和第二绝缘层均为高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、线形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜，因此绝缘性能好。

3、本发明电热膜泄露电流极小，与现有电热膜相比更加安全可靠。这是由于，高分子PTC导电编织层采用编织工艺，把炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维间隔、且均匀编织在编织底层上，使得炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维之间彼此独立，又由于导电纤维的直径很小，不会构成大型的面状电流场，在埋入地下后不会形成明显电容效应，因此泄露电流极小。

4、结构简单，易于实现连续化生产。

本发明制备方法的有益效果是，工艺流程简单，成本低，容易实现。

附图说明

图1为本发明PTC高分子导电纤维自限温电热膜的结构示意图；

图2为本发明中的高分子PTC导电编织层的结构示意图。

其中，1.第一绝缘层，2.第二绝缘层，3.高分子PTC导电编织层，4.编织底层，5.炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维，6.载流条。

具体实施方式

如图1所示，本发明PTC高分子导电纤维自限温电热膜，包括第一绝缘层1和第二绝缘层2，在第一绝缘层1和第二绝缘层2之间设置有高分子PTC导电编织层3。

如图2所示，高分子PTC导电编织层3包括由纱线经纬编织而成的编织底层4，编织底层4上沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5，编织底层4上沿纬线方向间隔、且平行织入两个载流条6。

炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5的原料组成包括聚乙烯树脂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、碳纤维1～11重量份、纳米碳酸钙20～50重量份、硬脂酸钙1～5重量份、硬脂酸镁1～5重量份、过氧化二异丙苯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、水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺1～10重量份。聚乙烯树脂为高密度聚乙烯树脂、低密度聚乙烯树脂、线形低密度聚乙烯树脂、或中密度聚乙烯树脂。对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物无特殊要求，优选醋酸乙烯酯单元重量百分数为10％～28％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。

编织底层4为7～80支、1～6股涤纶纱线编织而成，且涤纶经线和涤纶纬线的密度均为每厘米16～24根。炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5的直径均为0.05mm～1mm，且相邻两个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5的间隔为1mm～20mm。两个载流条6均由15～25根相互平行的、直径为0.05mm～0.1mm的铜丝构成，相邻两个铜丝的间隔为0.1mm～0.5mm，铜丝的材质选用无氧铜、镀锌铜、镀锡铜或镀银铜。

第一绝缘层1和第二绝缘层2均为高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、线形低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。

本发明电热膜的宽度为50mm～1000mm、且厚度为0.15mm～2mm，其中，第一绝缘层1和第二绝缘层2的宽度均为50mm～1000mm、且厚度均为0.05mm～0.5mm。

本发明PTC高分子导电纤维自限温电热膜的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5：

称取炭黑10～50重量份、碳纤维1～11重量份、纳米碳酸钙20～50重量份、硬脂酸钙1～5重量份、硬脂酸镁1～5重量份、过氧化二异丙苯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、以及水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺1～10重量份，置于高速搅拌机中高速搅拌20min～25min，得炭黑组合物；

另称取聚乙烯树脂100重量份、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1～50重量份备用；

采用挤出机进行熔融并挤出纺丝，其中，挤出机的一个进料口输送炭黑组合物，另一进料口输送聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，纺丝速度为100m/min～1000m/min，室温下水冷后，收卷，即得炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5；

步骤2、制备高分子PTC导电编织层3：

采用织布机将纱线经纬编织成编织底层4，编织过程中，沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5，并沿纬线方向间隔、且平行织入两个载流条6；

步骤3、压延成型：

采用三辊压延机将第一绝缘层1和第二绝缘层2、以及放置在该第一绝缘层1和第二绝缘层2之间的高分子PTC导电编织层3，在130℃～150℃温度下压延复合，水冷，收卷，即得PTC高分子导电纤维自限温电热膜。

本发明制备方法先制备炭黑组合物，使炭黑、碳纤维、纳米碳酸钙、硬脂酸钙、硬脂酸镁、过氧化二异丙苯、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、十二烷基苯磺酸、水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺组分均匀混合；然后采用塑化能力强、具有两个可计量给料的加料口的往复式单螺杆挤出机制造炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5。在炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5的原料组成中，本发明比例的碳纤维有利于提高电导率；硬脂酸钙、硬脂酸镁可提高纤维纺丝能力；乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷可提高炭黑分散能力；过氧化二异丙苯、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、十二烷基苯磺酸可赋予炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5在储存过程中依空气中的水汽而交联的能力，提高PTC高分子导电纤维自限温电热膜的长期电热稳定性；水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺可提高高分子PTC导电编织层3中载流条6的抗腐蚀能力，提高炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5与载流条6界面的长期粘结稳定性。

第一绝缘层、第二绝缘层以及高分子PTC导电编织层复合工艺在聚乙烯的熔点以上进行，以使载流条6充分嵌入炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5内部，在载流条6与炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5的正交点部分，不存在裸露的载流条6的铜丝，使接触良好，工作可靠。

以下结合具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

步骤1、制备炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5：

称取炭黑10kg，碳纤维11kg，纳米碳酸钙20kg，硬脂酸钙1kg，硬脂酸镁5kg，过氧化二异丙苯0.001kg，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷0.1kg，十二烷基苯磺酸0.1kg以及水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺10kg，置于高速搅拌机中高速搅拌20min，得炭黑组合物；

另称取低密度聚乙烯树脂100kg以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1kg备用；

采用往复单螺杆挤出机进行熔融并挤出纺丝，其中，挤出机的一个进料口输送炭黑组合物，另一进料口输送低密度聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，纺丝速度为1000m/min，室温下水冷后，收卷，即得直径为0.05mm的炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5；

步骤2、制备高分子PTC导电编织层3：

采用织布机将纱线经纬编织成厚度为0.05mm、宽度为450mm的编织底层4，编织过程中，沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5，并沿纬线方向间隔织入两个载流条6。其中，编织底层4为7支1股涤纶纱线编织而成，涤纶经线和涤纶纬线的密度均为每厘米16根，相邻两个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5的间隔为1mm；两个载流条6均由15根相互平行的、直径为0.05mm的无氧铜丝构成，相邻两个铜丝的间隔为0.1mm。

步骤3、压延成型：

采用三辊压延机将厚度为0.05mm、宽度为450mm的第一绝缘层1和第二绝缘层2、以及放置在该第一绝缘层1和第二绝缘层2之间的高分子PTC导电编织层3，在130℃温度下压延复合，水冷，收卷，即得厚度为0.15mm、宽度为450mm的PTC高分子导电纤维自限温电热膜。其中，第一绝缘层1和第二绝缘层2使用低密度聚乙烯绝缘膜。

将该PTC高分子导电纤维自限温电热膜的两个载流条6引出导线接电源，测试得到，在220V电压、24℃环境温度下，该电热膜发热平衡时温度达到70℃～75℃，电热功率为220kw/m²～245kw/m²。

实施例2

步骤1、制备炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5：

称取炭黑50kg，碳纤维1kg，纳米碳酸钙50kg，硬脂酸钙5kg，硬脂酸镁1kg，过氧化二异丙苯0.01kg，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷2kg，十二烷基苯磺酸2kg以及水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺1kg，置于高速搅拌机中高速搅拌25min，得炭黑组合物；

另称取高密度聚乙烯树脂100kg以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物50kg备用；

采用往复单螺杆挤出机进行熔融并挤出纺丝，其中，挤出机的一个进料口输送炭黑组合物，另一进料口输送高密度聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，纺丝速度为100m/min，室温下水冷后，收卷，即得直径为1.0mm的炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5；

步骤2、制备高分子PTC导电编织层3：

采用织布机将纱线经纬编织成厚度为1mm、宽度为800mm的编织底层4，编织过程中，沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5，并沿纬线方向间隔织入两个载流条6。其中，编织底层4为80支6股涤纶纱线编织而成，涤纶经线和涤纶纬线的密度均为每厘米24根，相邻两个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5的间隔为20mm；两个载流条6均由25根相互平行的、直径为0.1mm的镀锌铜丝构成，相邻两个镀锌铜丝的间隔为0.1mm。

步骤3、压延成型：

采用三辊压延机将厚度为0.5mm、宽度为800mm的第一绝缘层1和第二绝缘层2、以及放置在该第一绝缘层1和第二绝缘层2之间的高分子PTC导电编织层3，在150℃温度下压延复合，水冷，收卷，即得厚度为2mm、宽度为800mm的PTC高分子导电纤维自限温电热膜。其中，第一绝缘层1和第二绝缘层2使用高密度聚乙烯膜。

将该PTC高分子导电纤维自限温电热膜的两个载流条6引出导线接电源，测试得到，在220V电压、24℃环境温度下，该电热膜发热平衡时温度达到58℃～65℃，电热功率为170kw/m²～190kw/m²。

实施例3

步骤1、制备炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5：

称取炭黑35kg，碳纤维6kg，纳米碳酸钙35kg，硬脂酸钙3kg，硬脂酸镁3kg，过氧化二异丙苯0.005kg，乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷1kg，十二烷基苯磺酸1kg以及水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺6kg，置于高速搅拌机中高速搅拌22min，得炭黑组合物；

另称取线形低密度聚乙烯树脂100kg以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物25kg备用；

采用往复单双螺杆挤出机进行熔融并挤出纺丝，其中，挤出机的一个进料口输送炭黑组合物，另一进料口输送线形低密度聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，纺丝速度为500m/min，室温下水冷后，收卷，即得直径为0.5mm的炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5；

步骤2、制备高分子PTC导电编织层3：

采用织布机将纱线经纬编织成厚度为0.6mm、宽度为1000mm的编织底层4，编织过程中，沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5，并沿纬线方向间隔织入两个载流条6。其中，编织底层4为40支4股涤纶纱线编织而成，涤纶经线和涤纶纬线的密度均为每厘米20根，相邻两个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维5的间隔为15mm；两个载流条6均由20根相互平行的、直径为0.08mm的镀锡铜丝构成，相邻两个镀锡铜丝的间隔为0.2mm。

步骤3、压延成型：

采用三辊压延机将厚度为0.25mm、宽度为1000mm的第一绝缘层1和第二绝缘层2、以及放置在该第一绝缘层1和第二绝缘层2之间的高分子PTC导电编织层3，在140℃温度下压延复合，水冷，收卷，即得厚度为1.1mm、宽度为1000mm的PTC高分子导电纤维自限温电热膜。其中，第一绝缘层1和第二绝缘层2使用线形低密度聚乙烯。

将该PTC高分子导电纤维自限温电热膜的两个载流条6引出导线接电源，测试得到，在220V电压、24℃环境温度下，该电热膜发热平衡时温度达到62℃～69℃，电热功率为190kw/m²～220kw/m²。

实施例4

第一绝缘层1和第二绝缘层2使用中密度聚乙烯树脂替代实施例2中的高密度聚乙烯树脂，其余条件同实施例2。最终制得本发明PTC高分子导电纤维自限温电热膜。

实施例5

采用镀锡铜丝辫替代实施例2中的镀锌铜丝，其余条件同实施例2。

实施例6

采用镀银铜丝辫替代实施例2中的镀锌铜丝，其余条件同实施例2。

Claims (10)

1.一种PTC高分子导电纤维自限温电热膜，其特征在于，包括第一绝缘层（1）和第二绝缘层（2），在所述第一绝缘层（1）和第二绝缘层（2）之间设置有高分子PTC导电编织层（3）；

其中，所述高分子PTC导电编织层（3）包括由纱线经纬编织而成的编织底层（4），所述编织底层（4）上沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5），所述编织底层（4）上沿纬线方向间隔、且平行织入两个载流条（6）；

所述炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5）的原料组成包括聚乙烯树脂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、碳纤维1～11重量份、纳米碳酸钙20～50重量份、硬脂酸钙1～5重量份、硬脂酸镁1～5重量份、过氧化二异丙苯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、水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺1～10重量份。

2.按照权利要求1所述PTC高分子导电纤维自限温电热膜，其特征在于，所述第一绝缘层（1）和第二绝缘层（2）均为高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。

3.按照权利要求1所述PTC高分子导电纤维自限温电热膜，其特征在于，所述编织底层（4）为7～80支、1～6股涤纶纱线编织而成，且涤纶经线和涤纶纬线的密度均为每厘米16～24根；所述炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5）的直径均为0.05mm～1mm，且相邻两个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5）的间隔为1mm～20mm；所述两个载流条（6）均由15～25根相互平行的、直径为0.05mm～0.1mm的铜丝构成，相邻两个铜丝的间隔为0.1mm～0.5mm。

4.按照权利要求3所述PTC高分子导电纤维自限温电热膜膜，其特征在于，所述铜丝的材质选用无氧铜、镀锌铜、镀锡铜或镀银铜。

5.按照权利要求1、2、3或4所述PTC高分子导电纤维自限温电热膜，其特征在于，该电热膜的宽度为50mm～1000mm、且厚度为0.15mm～2mm，其中，所述第一绝缘层（1）和第二绝缘层（2）的宽度均为50mm～1000mm、且厚度均为0.05mm～0.5mm。

6.一种PTC高分子导电纤维自限温电热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、制备炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5）：

称取炭黑10～50重量份、碳纤维1～11重量份、纳米碳酸钙20～50重量份、硬脂酸钙1～5重量份、硬脂酸镁1～5重量份、过氧化二异丙苯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、以及水杨酰胺基邻苯二甲酰亚胺1～10重量份，置于高速搅拌机中高速搅拌20min～25min，得炭黑组合物；

另称取聚乙烯树脂100重量份、以及乙烯-醋酸乙烯酯共聚物1～50重量份备用；

采用挤出机进行熔融并挤出纺丝，其中，挤出机的一个进料口输送炭黑组合物，另一进料口输送聚乙烯树脂和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，纺丝速度为100m/min～1000m/min，室温下水冷后，收卷，即得炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5）；

步骤2、制备高分子PTC导电编织层（3）：

采用织布机将纱线经纬编织成编织底层（4），编织过程中，沿经线方向间隔、且均匀织入多个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5），并沿纬线方向间隔、且平行织入两个载流条（6）；

步骤3、压延成型：

采用三辊压延机将第一绝缘层（1）和第二绝缘层（2）、以及放置在该第一绝缘层（1）和第二绝缘层（2）之间的高分子PTC导电编织层（3），在130°C～150°C温度下压延复合，水冷，收卷，即得PTC高分子导电纤维自限温电热膜。

7.按照权利要求6所述PTC高分子导电纤维自限温电热膜的制备方法，其特征在于，所述第一绝缘层（1）和第二绝缘层（2）均为高密度聚乙烯膜、低密度聚乙烯膜、或中密度聚乙烯膜。

8.按照权利要求6所述PTC高分子导电纤维自限温电热膜的制备方法，其特征在于，所述编织底层（4）为7～80支、1～6股涤纶纱线编织而成，且涤纶经线和涤纶纬线的密度均为每厘米16～24根；所述炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5）的直径均为0.05mm～1mm，且相邻两个炭黑填充型聚乙烯基PTC导电纤维（5）的间隔为1mm～20mm；所述两个载流条（6）均由15～25根相互平行的、直径为0.05mm～0.1mm的铜丝构成，相邻两个铜丝的间隔为0.1mm～0.5mm。

9.按照权利要求8所述PTC高分子导电纤维自限温电热膜的制备方法，其特征在于，所述铜丝的材质选用无氧铜、镀锌铜、镀锡铜或镀银铜。

10.按照权利要求6、7、8或9所述PTC高分子导电纤维自限温电热膜的制备方法，其特征在于，该电热膜的宽度为50mm～1000mm、且厚度为0.15mm～2mm，其中，所述第一绝缘层（1）和第二绝缘层（2）的宽度均为50mm～1000mm、且厚度均为0.05mm～0.5mm。

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