电热膜的定义和分类

电热膜的定义和分类电热膜现在还没有统一的定义和分类。本文章是以住房和城乡建 设部低温辐射电热膜标准讨论稿涉及的电热膜定义和分类内 容为主线，对“碳基印刷油墨、金属基、碳纤维、高分子”等 4 种 类型电热膜的发热材料、相应的电热膜生产加工工艺进行介绍。碳基印刷油墨型电热膜碳基印刷油墨型电热膜的发热材料为石墨、金属粉末、金属 氧化物。碳基印刷油墨电热膜的生产工艺是将上述发热材料与其 他填料一起制成油墨状浆料，以丝网印刷工艺定量印刷在预先黏 结有金属载流条（作为电极）的聚酯薄膜上，再覆上聚酯薄膜形 成绝缘结构，故又称印刷油墨电热膜。对这类电热膜的功率控制 主要是通过浆料成分、油墨条厚度和间距等实现。碳基印刷油墨电热膜的技术核心是浆料的生产加工技术。其 特点是生产工艺简单，原材料成本相对较低，国产化程度大。目 前国内已有多家碳基油墨浆料生产企业，十几家碳基印刷油墨电 热膜生产厂家，生产加工技术已经赶上并超过了国外同行。国外 品牌以美国、韩国为主，但大都不具备地暖施工技术指导能力， 尤其缺乏解决泄漏电流问题方案。金属基电热膜金属基电热膜的发热材料为纯金属或金属合金材料。金属基 电热膜的生产工艺是将发热体金属或金属合金材料首先制成金 属箔，在聚酯薄膜上黏结制作成电阻回路，其上再覆一层聚酯薄 膜形成绝缘结构。常用的金属电热材料有铜、镍、铜镍、铁铬铝 等。不同的金属和金属合金材料具有不同的电阻率即导电特性， 据此可以根据不同的工作电压、单位面积功率要求选择不同的金 属发热材料并设计成不同的电阻线路。而金属材料的不同也将直 接影响发热体的性能（如抗氧化能力）以及成本造价。碳纤维电热膜 碳纤维电热膜的发热材料为碳纤维。碳纤维是由含炭量较高（通常在90%以上）的原料纤维，放在惰性气体中，经200 300C的热稳定氧化、1000C2000C的碳化及石墨化处理而 成。根据基础原料不同，碳纤维又可分为聚丙烯腈（PAN）基、 沥青基和黏胶基碳纤维，其中 PAN 基碳纤维在全世界的碳纤维 生产中占有 90%的比例。目前，世界碳纤维技术主要掌握在日 本的东丽公司、东邦 Tenax 集团和三菱人造丝集团，而其他大 部分碳纤维企业的生产工艺仍在摸索中不断完善。国内碳纤维电 热膜生产厂家所用的碳纤维原材料主要从日本东丽公司进口。碳纤维具有耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等性能， 外形有显著的各向异性，柔软、可加工成各种织物，比重小，沿 纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维能够与树脂、金属、陶瓷 等基体复合形成多种复合材料，用于航空航天、汽车、石油钻探、 体育及医疗器械等多个领域。利用碳纤维的导电特性将其做成电热材料，按发热体结构的 不同分为碳纤维发热线缆和碳纤维电热膜两种。其中，碳纤维电 热膜按生产加工工艺不同又分直接将碳纤维丝作为经线或纬线， 通过纺织工艺生产的非均匀性线面状碳纤维电热膜，以及将碳纤 维丝剪切成紊乱短纤维，与纸浆混合后用造纸工艺形成碳纤维电 热纸。调整碳纤维比例可得到不同的功率密度。按照用途和绝缘 等级要求外覆不同绝缘材料即形成碳纤维电热膜。高分子电热膜高分子电热膜的发热材料为导电高分子材料。高分子电热膜 的工艺是，首先利用不同的分子设计手法合成出功能性高分子导 电复合材料，通过喷涂或逗号涂工艺将上述导电高分子材料均匀 涂敷于预先植入电极的基材上形成裸体电热膜，外覆不同绝缘材 料即形成高分子电热膜。高分子电热膜诞生于日本。目前国内已经有企业生产这种产 品，并具有“任意幅宽和形状、任意使用电压、任意单位面积功 率”3 个任意的技术优势。高分子电热膜的功率密度是通过调整 发热体材料的聚合度、正负极性基团数目和比例以及自由电数来 实现，而非通过加减涂敷量。尽管电热膜类型不同，但都含有发热体、电极和绝缘层等3 个共同的部分，都是外覆绝缘层内加发热体结构。不同的是金属 基电热膜和碳基油墨电热膜是直接热压在绝缘聚酯薄膜间，而碳 纤维和高分子电热膜是将发热材料涂敷于基材上，然后外覆绝缘 材料。不同类型的电热膜由于其发热材料不同和生产加工工艺的 不同，电热膜也分别具有不同的电热特性和应用性能，如功率密 度的极限值、发热体的热稳定性和热均匀性，抗氧化老化能力、 功率衰减、龟裂和融胀性等等，而这些特性直接决定了产品最为 适宜的应用领域以及作为发热体材料在应用施工中的工艺要求。