一种自限温电热膜及其制备方法与流程

本申请涉及电热膜制备，尤其是涉及一种自限温电热膜及其制备方法。

背景技术：

1、电热膜发展潜力巨大，符合低碳经济发展趋势。电热膜一般用于电子电器、军事、汽车动力电池、取暖设备等领域。现有的电热膜如专利cn114933757a-一种自限温电热膜及其制备方法，采用hdpe、eva、pp树脂体系配合炭黑搭配石墨烯、碳纳米管作为导电填料，通过密炼-造粒-流延-辐照交联工艺制备自限温电热膜。

2、针对相关技术中的电热膜，存在以下问题：第一，密炼机混料方式存在混合不均匀的问题，仅适合实验室小批量试验，难以满足工业化大批量生产的均匀性要求；第二，采用流延成型工艺制备的膜材厚度均匀性和幅宽一致性有待提升；第三，采用8-12mev的高能电子束进行辐照交联，设备成本高、能耗大，且高能电子束对薄膜材料的穿透力过强，可能对薄膜造成不必要的损伤；第四，现有自限温电热膜在高温区的电阻稳定性仍有提升空间。综上所述，相关技术中的电热膜存在工业化生产难度大、产品质量均匀性差、生产成本高等问题，市场推广应用潜力受限。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了解决相关技术中的电热膜存在的问题，本申请提供了一种自限温电热膜及其制备方法，大幅提高了生产效率、产品质量均匀性，降低了设备成本和能耗，适合工业化大批量生产。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种自限温电热膜，由以下质量百分比的原料制成：

4、ldpe 35-50％、pp 5-15％、pu 15-30％、纳米氧化锌 5-12％、抗氧剂 0.3-1.5％、光稳定剂 0.05-0.5％、脱脂大豆油 0.5-3％、乙炔炭黑 8-18％、超细石墨粉 0.5-5％、超细镍粉 0-8％、超细铜粉 0-8％、硅烷偶联剂 0.05-0.5％。

5、作为优选，所述自限温电热膜由以下质量百分比的原料制成：

6、ldpe 43.5％、pp 10.12％、pu 22.99％、纳米氧化锌 8.70％、抗氧剂300 0.16％、抗氧剂1010 0.70％、抗氧剂264 0.16％、抗氧剂626 0.15％、光稳定剂 0.16％、脱脂大豆油 1.2％、乙炔炭黑 12％、超细石墨粉 1.99％、超细镍粉和超细铜粉总量 0.9-12％、硅烷偶联剂 0.16％。

7、本申请采用ldpe树脂、pp树脂、pu树脂三元复合体系作为基体材料，通过合理搭配三种树脂的比例，实现了良好的吹膜成型性能与ptc效应的协同优化。其中ldpe提供良好的柔韧性和吹膜加工性，pp提供较高的耐热性和刚性，pu提供优异的弹性和极性，三者协同作用使导电填料在基体中的分散更加均匀，ptc效应更加显著。

8、通过优化各组分的具体配比，可实现对所得自限温电热膜的电阻率和ptc强度的精确调控，满足不同客户的定制化需求。其中脱脂大豆油作为生物基增塑剂，不仅环保，还能降低基体结晶度，提升吹膜工艺中膜泡的稳定性。硅烷偶联剂的一端连接无机填料（乙炔炭黑、超细石墨粉、超细镍粉、超细铜粉），另一端连接有机树脂基体，大幅减少了界面热阻，提升了导电网络的结构稳定性；而且适用于吹膜成型工艺。

9、作为优选，所述抗氧剂为抗氧剂264、抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂300、抗氧剂1010中的至少三种。

10、作为优选，所述超细镍粉和超细铜粉的粒径均为100-800nm，所述超细石墨粉的粒径为1-10μm，所述乙炔炭黑的粒径为20-60nm。

11、作为优选，所述自限温电热膜的厚度为10-200μm。

12、作为优选，所述自限温电热膜的电阻-温度特性满足：在室温至85℃升温区间内，电阻值随温度升高呈正温度系数效应增长，电阻变化率r85/r25 ≥ 100；且在85℃至130℃区间内，电阻值波动幅度不超过±15％。

13、作为优选，所述自限温电热膜的自限温温度≥85℃。

14、本发明还提供了上述的自限温电热膜的制备方法，包括以下步骤：

15、步骤一，将ldpe、pp、pu树脂粒料与纳米氧化锌、抗氧剂、光稳定剂、脱脂大豆油、乙炔炭黑、超细石墨粉、超细镍粉、超细铜粉、硅烷偶联剂置于高混机中混合均匀；

16、步骤二，将混合料置于双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，得制膜母粒；

17、步骤三，将制膜母粒置于吹膜机中吹膜成型，得半成品膜材；

18、步骤四，将半成品膜材经电子加速器进行辐照交联处理，电子束能量为100kev-300kev，辐照剂量为10-20mrad，得成品自限温电热膜。

19、本申请采用高混机配合双螺杆挤出机的混料造粒工艺替代传统的密炼工艺，大幅提高了物料混合的均匀性和生产效率，适合工业化大批量生产。

20、本申请采用吹膜成型工艺替代流延成型，所得膜材厚度均匀性更好、幅宽更大。本申请采用100kev-300kev的低能电子束进行辐照交联，设备成本低、能耗小，且低能电子束穿透深度适中，更适合薄膜材料的辐照交联处理。

21、本发明还提供了上述的自限温电热膜在锂电池加热、新能源汽车电池保温或取暖设备中的应用。

22、至少含有以下有益技术效果：

23、1、本发明采用ldpe/pp/pu三元树脂体系配合多组分导电填料复配，结合硅烷偶联剂的界面改性作用和脱脂大豆油的增塑作用，适用于吹膜工艺；所得自限温电热膜具有陡峭的ptc效应和优异的高温稳定性，自限温温度可达90℃以上。

24、2、本发明采用高混机-双螺杆挤出机-吹膜机-低能电子束辐照的连续化生产工艺，替代了传统密炼-流延-高能电子束辐照工艺，大幅提高了生产效率、产品质量均匀性，降低了设备成本和能耗，适合工业化大批量生产。

25、3、本发明所制备的自限温电热膜在室温至85℃区间内电阻变化率r85/r25≥100，在85℃至130℃区间内电阻波动不超过±15％，具有持久的自限温效果和优异的自限温稳定性。

1.一种自限温电热膜，其特征在于，由以下质量百分比的原料制成：

2.根据权利要求1所述的自限温电热膜，其特征在于，所述自限温电热膜由以下质量百分比的原料制成：

3.根据权利要求1所述的自限温电热膜，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂264、抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂300、抗氧剂1010中的至少三种。

4.根据权利要求1所述的自限温电热膜，其特征在于，所述超细镍粉和超细铜粉的粒径均为100-800nm，所述超细石墨粉的粒径为1-10μm，所述乙炔炭黑的粒径为20-60nm。

5.根据权利要求1所述的自限温电热膜，其特征在于，所述自限温电热膜的厚度为10-200μm。

6.根据权利要求1所述的自限温电热膜，其特征在于，所述自限温电热膜的电阻-温度特性满足：在室温至85℃升温区间内，电阻值随温度升高呈正温度系数效应增长，电阻变化率r85/r25≥ 100；且在85℃至130℃区间内，电阻值波动幅度不超过±15％。

7.根据权利要求1所述的自限温电热膜，其特征在于，所述自限温电热膜的自限温温度≥85℃。

8.权利要求1所述的自限温电热膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.权利要求1所述的自限温电热膜在锂电池加热、新能源汽车电池保温或取暖设备中的应用。