[发明专利]自限温电热油墨及其制备方法、电热装置

说明书

本发明公开了自限温电热油墨及其制备方法、电热装置。具体的，本发明提出了一种自限温电热油墨，包括：导电填料、限温填料、耐高温树脂、溶剂以及助剂，所述限温填料包括具有顺反异构体的有机小分子，且所述有机小分子随着温度的变化可发生可逆的顺反式结构变换。由此，该限温填料可以根据温度的高低，自动调节该电热油墨的电阻值的大小，进而智能控制该电热油墨的温度，该电热油墨具有良好的自限温效果，使用安全性高，且该电热油墨的流动性、溶解性等使用性能良好，能在满足电热性能标准的同时，适合多种印刷和涂覆工艺。

技术领域

本发明涉及电热材料技术领域，具体地，涉及自限温电热油墨及其制备方法、电热装置。

背景技术

近年来，电加热技术发展迅速，利用电加热技术生产的产品应用广泛，例如电热膜、电热毯、加热护膝、加热服装等。目前的电加热产品中，多数采用温控器控制产品实际的升温温度，该方法增加了电热产品的结构复杂性，且不能灵敏地控制产品的实际温度，产品使用安全性较差，成本较高，用户体验较差。目前，利用正温度系数效应(PTC效应)实现电加热产品的自限温，是电加热技术研究领域的热点。正温度系数效应(PTC效应)是指材料的电阻会随温度的升高而增加。具体的，在电加热领域，是指当电流通过电热层时，随着电热层表面温度上升，电热层的电阻率在特定温度范围内迅速上升，上升幅度呈指数变化，加热功率自动下降；即利用PTC效应的电加热产品，在温度较低时，加热功率较大，升温迅速；当其达到设计温度时，电阻率迅速上升，加热功率自动下降，从而实现自控温。相比传统的利用温控器控温的电加热产品，利用PTC效应实现自限温的电加热产品，可以节省温控器的成本，而且具有加热效率高、升温速度快、安全节能的优点。

目前的电加热产品中，碳材料(例如石墨烯等)因其独特的远红外辐射发热成为制作电加热产品的热门材料。电热油墨，是碳元素的一种晶体结构，电热油墨是将短碳纤维改性后进行球磨处理，制成微晶颗粒后，再加入一些助剂，并以特殊工艺合成制作成加热元件。其工作原理是在电的引发激励下，通过碳分子团产生“布朗运动”，由碳分子间的互相撞击和摩擦从而产生热能，生成大量的红外线辐射，进而起到电加热的作用。

然而，目前的自限温电热油墨及其制备方法、电热装置仍有待改进。

发明内容

本申请是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识作出的：

发明人发现，目前利用PTC效应实现自限温的电热油墨，其PTC效应和油墨的溶解性不能兼顾，使用性能较差，且使用寿命较短。目前利用PTC效应实现自控温的电热油墨，大都采用结晶型或半结晶型的高分子树脂作为粘结料，来实现油墨的PTC效应。通常情况下，树脂的结晶度越高，其PTC效应越明显，但是，树脂的结晶度越高，就越难被有机溶剂溶解，油墨的溶解性以及流动性较差，所制备的油墨呈胶状，印刷适性不能满足要求。并且，采用结晶型或半结晶型的高分子树脂作为粘结料时，其PTC效应会随着树脂的老化逐渐消失，即电热油墨的PTC效应寿命较短，并且每次经过电流冲击后，电热油墨的阻值变大，不能恢复到原值，且电热层容易龟裂，直接影响发热膜的使用寿命。此外，目前的电热油墨中，还利用具有PTC效应的无机纳米颗粒例如钛酸钡等作为填料，来实现电热油墨的自限温作用，该无机纳米粒子填料和电热油墨中的导电填料的结合力较弱，长期使用该无机纳米粒子容易脱落，也会造成电热油墨的PTC效应寿命较短等问题。因此，如果能提出一种新的能使电热油墨具有PTC效应的材料，并提出一种新的自限温电热油墨的组成，该电热油墨不仅具有良好的自限温效果，并且该油墨的流动性、溶解性等使用性能良好，能在满足电热性能标准的同时，适合多种印刷和涂覆工艺，将能在很大程度上解决上述问题。