一種柔性發熱膜組件及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于發熱材料技術領域，具體涉及一種柔性發熱膜組件及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著生活水平的提高，人們在越來越多的地方需要特殊的熱源，如：醫療上的熱 敷，外出時飯菜的加熱，天冷時暖手、暖腳、汽車坐墊等等。目前市場上的發熱材料一般分為 化學發熱和電發熱。化學發熱常見物質是生石灰、熱冰（醋酸鈉溶液）、鐵粉等，通過這些物 質發生的化學反應發熱。但這些物質均為化學用品，且反應劇烈，不好控制，溫度也不穩定， 易對人體造成傷害，安全情況堪憂。
[0003] 目前市售的電熱產品主要材料為：金屬電熱材料、非金屬電熱材料和碳纖維電熱 材料。
[0004] 金屬類電熱材料主要包括貴金屬（Pt)、高溫恪點金屬（W、Mo、Ta、Nb)及其合金、鎳 基合金和鐵鋁系合金。應用最廣泛的金屬電熱材料主要是鎳鉻合金和鐵鋁系合金。但金屬 材料室溫韌性差，易斷，安全性能也不佳。
[0005] 非金屬電熱材料主要有碳化硅、鉻酸鑭、氧化鋯、二硅化鉬等。非金屬電熱材料與 金屬電熱材料相比具有耐高溫、耐腐蝕、抗氧化、電熱轉換效率高等優點，正逐步取代金屬 電熱材料。但是非金屬電熱材料自身也存在許多缺點，例如，碳化硅材料高溫氧化氣氛中使 用，易造成碳化硅元件因強烈氧化而燒損，制約了其在更高溫度領域的廣泛應用；二硅化鉬 雖具有金屬和陶瓷的雙重性能，但室溫韌性差和高溫強度低的缺點也限制了其發展應用。
[0006] 上述發熱材料均較硬且厚重，并不能滿足大多數的需求，例如應用于服裝、家紡、 家居等領域時并不能給人舒適的體驗；同時目前大多數的發熱材料并不能耐洗滌，通常是 不能洗滌或是只能局部洗滌，這也給發熱材料的應用帶來了局限性。

【發明內容】

[0007] 針對現有技術的不足，本發明的目的之一在于提供一種柔性發熱膜組件，這種柔 性發熱膜組件柔軟性好，手感舒適。
[0008] 為達此目的，本發明采用以下技術方案：
[0009] -種柔性發熱膜組件，包括柔性發熱層，所述柔性發熱層由5~1000層的發熱膜 層疊連接組成，層與層之間構成疏松多孔的結構，所述柔性發熱層上連接有電路系統，所述 柔性發熱層的上下兩側中至少有一側設置有保護層。
[0010] 柔性發熱層的多層發熱膜層疊連接，層與層之間構成疏松多孔的結構，這種獨特 的納米孔隙、較大的長徑比和較高的比表面積使該柔性發熱層有極好的彈性模量和彎曲強 度，從而保證了柔性發熱膜組件宏觀的柔軟性及手感的舒適性。其中，所述柔性發熱層的上 側或下側或上下兩側同時設置有保護層。另外，柔性發熱膜組件還包括其他功能層，例如防 水層、保溫層、支撐層等，所述其他功能層可以設于所述保護層的外側，也可以設于所述柔 性發熱層和所述保護層之間，在此不再贅述。
[0011] 其中，所述柔性發熱層的多層的發熱膜之間的連接方式為化學鍵、范德華力、氫 鍵、粘結、熱壓中的一種或至少兩種；優選地，所述發熱膜層數為5~10層時，每層發熱膜之 間的連接方式為粘結和/或熱壓；優選地，所述發熱膜層數為11~1000層時，每層發熱膜 之間的連接方式為化學鍵、范德華力、氫鍵中的一種或至少兩種；優選地，所述發熱膜的制 備材料為碳纖維、單臂碳納米管、多臂碳納米管、石墨、石墨烯、氧化石墨烯、磺化石墨烯、富 勒烯中的一種或至少兩種；柔性發熱層的厚度可通過調控發熱膜的層數來實現，所述柔性 發熱層的厚度為IOOnm~100 μ m〇
[0012] 其中，所述柔性發熱層還包括導電物質，所述導電物質摻雜于每層的所述發熱膜 中；優選地，所述導電物質為金屬顆粒、金屬纖維、納米線、導電高分子、非金屬材料中的一 種或至少兩種；優選地，所述金屬顆粒為鐵顆粒、銅顆粒、鎳顆粒、銀顆粒中的一種或至少兩 種，所述金屬纖維為鐵纖維、銅纖維、鎳纖維、銀纖維中的一種或至少兩種，所述納米線為鎳 納米線、鉑納米線、金納米線、銀納米線中的一種或至少兩種，所述導電高分子為聚噻吩、聚 吡咯、聚對苯撐、聚苯硫醚、聚苯胺、碘摻雜處理的聚乙炔中的一種或至少兩種，所述非金屬 材料為碳化硅、鉻酸鑭、氧化鋯、二硅化鉬中的一種或至少兩種，柔性發熱層通過摻雜導電 物質可使柔性發熱層具有良好的導電性、快速轉移電子等能力，并保證了體積發熱的整體 性，發熱效果優于普通涂層的表面發熱。
[0013] 其中，所述保護層具有網狀微孔結構，所述網狀微孔結構包括纖維束之間的孔隙、 纖維束連接處的結點，所述網狀微孔結構在三維結構上形成網狀連通、鑲套孔、彎曲孔道中 的一種或至少兩種，從而形成一種柔韌而富有彈性的微孔材料，孔率高，孔徑分布均勻，具 有透氣不透水的特性。進一步的，保護層具有特殊的網狀微孔結構，使其與水滴之間的接觸 角大于150°，從而具有超疏水的作用，可以有效阻止水分子對柔性發熱層的破壞，既可以 實現柔性發熱膜組件的防水透濕又可以保證柔性發熱膜組件的耐水洗性。
[0014] 保護層具有絕緣保溫、防水透濕和保護功能、以及優良的耐水洗性；優選地，所述 保護層為聚四氟乙烯多孔膜、聚酰亞胺膜、聚乙烯膜、聚氯乙烯膜、聚偏二氟乙烯膜、聚酯薄 膜、聚丙烯薄膜、聚苯乙烯膜、聚配薄膜、有機硅烷絕緣膜、有機硅氧烷絕緣膜、聚酰胺、環氧 樹脂、石棉、天然橡膠、合成橡膠、ABS膜、PU膜、TPU膜、TPE膜中的一種或至少兩種。
[0015] 優選地，所述保護層的厚度為5~20 μ m，例如5 μ m、6 μ m、7 μ m、8 μ m、9 μ m、 ΙΟμπκΙΙ μπι、12μπι、13μπι、14μπι、1?5μπι、16μπι、17 μπι、18μπι、19μπι、20μπι。
[0016] 其中，所述電路系統包括在所述柔性發熱層上設置的電極；優選地，所述電極的材 料為金屬箱、導電橡膠、導電布、導電膠帶中的一種；所述電極可以為通過導電膠帶固定于 所述柔性發熱層上的帶狀電極，也可以為電鍍于所述柔性發熱層上的條形的金屬顆粒，還 可以為印刷于所述柔性發熱層上的條狀的金屬漿液。
[0017] 其中，所述電路系統還包括功能集成模塊和片狀導線，所述功能集成模塊通過所 述片狀導線與所述電極相連；
[0018] 優選地，所述片狀導線為柔軟片狀導線，所述柔軟片狀導線的內層材料為導電的 柔性線狀材料，所述柔軟片狀導線的外層材料為絕緣的柔性材料；在柔性發熱層的兩邊固 定外接柔軟的片狀導線，所述柔軟的片狀導線為為專門定制的導線，其內層材料為導線性 良好的金屬絲、漆包線、碳纖維等一切可以用作導電的柔性線裝物質；其外層材料為柔軟的 絕緣布料、硅膠、TPFE、TPU、PVC、ΤΡΕ、腈綸等一切絕緣良好柔軟的物質。
[0019] 電路系統通過電源供電，可通過將導線與USB接口與電源相連接，電源為直流或 交流電源；電源為外接電源、可充電鋰電池、USB輸入中的一種或至少兩種。
[0020] 其中，所述功能集成模塊與所述電源之間還設有溫度傳感器，所述溫度傳感器與 所述功能集成模塊之間、所述溫度傳感器與所述電源之間均通過片狀導線連接，電路系統 溫度調節方式為手動調節、無線遙控調節和手機APP調節中的一種或至少兩種，可實現隨 時隨地的溫度控制。
[0021] 優選地，所述功能集成模塊包括溫度傳感器和電流傳感器；所述溫度傳感器監測 所述柔性發熱層的溫度，當溫度超過限定溫度時所述溫度傳感器斷開切斷電源，當溫度低 于所述限定溫度時所述溫度傳感器連接并接通電源，保證了安全性。所述電流傳感器檢測 所述柔性發熱層的電流，當電流超過限定電流時所述溫度傳感器斷開切斷電源；優選地，所 述限定溫度為40°C~60°C，例如限定溫度為40°C時，當與溫度傳感器接觸面的溫度高于 40°C，溫度傳感器斷開切斷電源；當與溫度傳感器接觸面的溫度低于40°C，溫度傳感器連 接并接通電源啟動加熱。將所述柔性發熱層通電后升溫時間小于l〇s，電熱轉換率90%以 上。
[0022] 可根據需求設計，功能集成模塊的功能為無線藍牙功能、無線手機APP功能、變頻 調控溫度的功能等；功能集成模塊還可以根據需求引入其他功能，例如健康監測、溫度曲線 等，另外該功能集成模塊可隨產品的升級換代不斷引入其他功能。
[0023] 本發明的目的之二在于提供一種柔性發熱膜組件的制備方法，包括如下步驟：：將 5~1000層發熱膜層疊連接，層與層之間構成疏松多孔的結構，制備柔性發熱層，在所述柔 性發熱層上設置電路系統，將設置有所述電路系統的所述柔性發熱層的上下兩側中的至少 一側復合保護層，修剪封邊后制備得到柔性發熱膜組件。
[0024] 根據需求將所需層數的發熱膜逐層貼附在一起，當層數在5~10層時，發熱膜的 層與層之間通過物理方式連接，當層數為11~1000層時