一种热敏性导电复合材料及其制备方法和用途与流程

1.本发明属于导电复合材料技术领域，涉及一种导电复合材料及其制备方法和用途，尤其涉及一种热敏性导电复合材料及其制备方法和用途。


背景技术：

2.导电材料因具有传导电流和排除积累静电荷的功能，同时其应用施工方便、应用范围广、生产设备简单，在电子电器、通信、汽车、航天及建筑等诸多领域有非常广阔的应用前景，备受业界的青睐。
3.随着社会科技的不断进步，对导电材料的要求越来越高。通常，导电材料虽然能够传导电流和排除积累静电荷，但在电路过载或高温情形下，自身无法切断导电连接，极有可能发生短路，从而导致火灾。
4.cn201465619u公开了一种ffc线的绝缘热熔胶聚酰亚胺麦拉结构，该麦拉结构为层状结构，由上至下依次为聚酰亚胺薄膜层、铝箔层、聚酯薄膜层和防火绝缘热熔胶层。它将屏蔽和特性阻抗的功能包含在材料中成型ffc后，无需再贴覆其他材料，从而节省加工成本和提高生产效率；可以通过调整pi、铝箔、pet和防火绝缘热熔胶层的厚度来改变成品的线材的屏蔽或特性阻抗的值以满足线材要求。
5.cn207367636u公开了一种具有屏蔽效果的热熔胶膜及ffc线，该热熔胶膜包括pet层、设置在pet层下表面的胶水层、设置在胶水层下表面的金属屏蔽层、设置在金属屏蔽层下表面的热熔胶层；热熔胶层复合在ffc线的扁平金属导体的上表面和下表面；pet层的厚度为12
‑
50μm，金属屏蔽层的厚度为15
‑
150μm；热熔胶层的厚度为15
‑
150μm。该发明的具有屏蔽效果的热熔胶膜，通过设置具有屏蔽作用的金属屏蔽层，并通过热熔胶涂布在ffc线的金属箔表面，该屏蔽效果稳定，在ffc线制备的工艺上，直接在扁平金属导体复合该发明的热熔胶膜，不需要再贴合一层屏蔽膜材，简约工序，加工成本较低。
6.上述热熔胶膜虽然具有屏蔽作用，但是，很难实现在较低温度下快速实现自身切断导电连接，进而避免电路短路引起的火灾。
7.所以，很有必要开发一种导电性优良、热敏性优异、在较低温度下快速实现自身切断导电连接的热敏性导电复合材料及其制备方法。


技术实现要素：

8.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热敏性导电复合材料及其制备方法和用途，本发明的热敏性导电复合材料导电性优良，热敏性优异，在65℃温度下，45～52s的时间内就可实现自身切断导电连接，避免了电路短路引起的火灾。
9.本发明的目的之一在于提供一种热敏性导电复合材料，为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.一种热敏性导电复合材料，包括从上至下依次设置的热熔胶膜、热熔铝箔麦拉和非连续铝箔麦拉；
11.所述非连续铝箔麦拉包括从上至下依次设置的al层和pet膜层，所述al层包括若干个非连续排列的铝箔单元，相邻两个所述铝箔单元之间形成沟槽；
12.所述热熔铝箔麦拉覆盖于所述沟槽的上方；
13.所述热熔胶膜粘接在所述热熔铝箔麦拉的上方，且所述热熔胶膜的两端分别延伸并粘接在所述非连续铝箔麦拉的al层上。
14.本发明的热敏性导电复合材料，正常情况下，热熔胶膜将热熔铝箔麦拉和非连续铝箔麦拉连接起来，使得热敏性导电复合材料具有导电导通性，同时，本发明的热敏性导电复合材料对热量敏感，超过一定温度后，如在65℃的温度条件下45～52s的时间内，热熔胶膜会熔融断裂，引起热熔铝箔麦拉和非连续铝箔麦拉的分离，从而实现自身切断导电连接，避免了在过载或高温情形中，持续性导电短路引起的火灾的发生。
15.其中，所述热熔胶膜的熔点为60～70℃，例如熔点为60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃等。
16.优选地，所述热熔胶膜为eva、eaa和emaa中的任意一种或至少两种的混合膜。
17.其中，所述热熔铝箔麦拉包括从上至下依次设置的热熔胶层、pet膜和al层，所述热熔胶膜粘接在所述热熔胶层的上方，所述热熔铝箔麦拉的al层与所述非连续铝箔麦拉的al层通过所述热熔胶膜实现接触连接。
18.其中，所述热熔胶层的软化点为60～70℃，例如软化点为60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃等。
19.优选地，热熔胶层为eva、eaa、emaa、pu、pa、pes和po中的任意一种或至少两种的混合层。
20.其中，所述沟槽的宽度为0.03～10mm，例如沟槽的宽度为0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm、1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm等。
21.优选地，所述热熔胶膜的厚度为25～50μm，例如为25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm、40μm、41μm、42μm、43μm、44μm、45μm、46μm、47μm、48μm、49μm或50μm等。
22.优选地，所述热熔铝箔麦拉的厚度为25～40μm，例如为25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm或40μm等。
23.优选地，所述非连续铝箔麦拉的厚度为30～80μm，例如为30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm或80μm等。
24.本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的热敏性导电复合材料的制备方法，包括如下步骤：
25.1)物料准备，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉分别裁切待用；
26.2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放，且所述热熔铝箔麦拉覆盖在非连续铝箔麦拉的沟槽的上方，所述热熔胶膜粘接在所述热熔铝箔麦拉的上方，两端分别延伸并粘接在所述非连续铝箔麦拉的al层上；
27.3)热合，将步骤2)得到的叠加材料进行热合，得到所述热敏性导电复合材料。
28.其中，所述热合的温度为70～75℃，例如热合的温度为70℃、71℃、72℃、73℃、74℃或75℃等，所述热合的压力为0.7～3mpa，例如热合的压力为0.7mpa、0.8mpa、0.9mpa、1mpa、1.5mpa、2mpa、2.5mpa或3mpa等，所述热合的时间为2～4s，例如热合的时间为2s、
2.5s、3s、3.5s或4s等。
29.作为优选方案，本发明的热敏性导电复合材料的制备方法包括如下步骤：
30.1)物料准备，
31.将热熔胶层、pet膜和al层从上至下依次叠放制备热熔铝箔麦拉；
32.将al层和pet膜层从上至下依次叠放，制备非连续铝箔麦拉，其中，所述al层包括若干个非连续排列的铝箔单元，相邻两个所述铝箔单元之间形成沟槽；
33.将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉分别裁切待用；
34.2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放，且所述热熔铝箔麦拉覆盖在非连续铝箔麦拉的沟槽的上方，所述热熔胶膜粘接在所述热熔胶层的上方，两端分别延伸并粘接在所述非连续铝箔麦拉的al层上；
35.3)热合，将步骤2)得到的叠加材料进行热合，热合的温度为70～75℃，热合的压力为0.7～3mpa，热合的时间为2～4s，得到所述热敏性导电复合材料。
36.本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述的热敏性导电复合材料的用途，将热敏性导电复合材料应用于电力、电子、电器、信息、汽车、航天、仪表仪器、建筑行业导电材料的制备。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
38.本发明的热敏性导电复合材料，拉伸强度为75～83mpa，不仅在正常应用环境中能够导电导通，而且对热量敏感，在超过一定温度下如65℃温度下，45～52s的时间内，热熔胶膜熔融断裂，引起热熔铝箔麦拉和非连续铝箔麦拉的分离，从而实现了自身切断导电连接的过程，避免了在电路过载或高温情形中，短路引起的火灾。
39.本发明采用常规的材料就可制备热敏性导电复合材，且制备方法简单易行，制得的热敏性导电复合材料，质软，服贴性较好，有利于提高应用时的加工性。
附图说明
40.图1为本发明的热敏性导电复合材料的结构示意图；
41.附图标记如下：
[0042]1‑
热熔胶膜；2
‑
热熔铝箔麦拉；3
‑
非连续铝箔麦拉；
[0043]
201
‑
热熔胶层；202
‑
pet膜；203
‑
al层；
[0044]
301
‑
al层；302
‑
pet膜层；303
‑
沟槽。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图1，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
[0046]
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
[0047]
如附图1所示，本发明的热敏性导电复合材料，包括从上至下依次设置的热熔胶膜1、热熔铝箔麦拉2和非连续铝箔麦拉3；非连续铝箔麦拉3包括从上至下依次设置的al层301和pet膜层302，al层包括若干个非连续排列的铝箔单元，相邻两个铝箔单元之间形成沟槽303；热熔铝箔麦拉2覆盖于沟槽303的上方；热熔胶膜1粘接在热熔铝箔麦拉2的上方，且热熔胶膜1的两端分别延伸并粘接在非连续铝箔麦拉3的al层301上。
[0048]
热熔铝箔麦拉2包括从上至下依次设置的热熔胶层201、pet膜202和al层203，热熔胶膜1粘接在热熔胶层201的上方，热熔铝箔麦拉的al层203与非连续铝箔麦拉的al层301通过热熔胶膜1实现接触连接。
[0049]
实施例1
[0050]
1)物料准备，将熔点为65℃的热熔胶膜裁切成200mmx100mm的尺寸、热熔胶层软化点为70℃的热熔铝箔麦拉裁切成200mmx60mm的尺寸、al层沟槽宽度为0.03mm的非连续铝箔麦拉分别裁切成200mmx200mm的尺寸，待用；
[0051]
2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放在一起，且热熔铝箔麦拉覆盖在非连续铝箔麦拉上的al层沟槽之上。其中，热熔胶膜的一部分放在热熔铝箔麦拉的热熔胶层上，两端分别延伸并叠放在非连续铝箔麦拉的al层上；
[0052]
3)热合，将步骤2)得到的叠加材料在70℃、3mpa、4s的条件下进行热合，即得所需的热敏性导电复合材料。
[0053]
实施例2
[0054]
1)物料准备，将熔点为65℃的热熔胶膜裁切成200mmx100mm的尺寸、热熔胶层软化点为70℃的热熔铝箔麦拉裁切成200mmx60mm的尺寸、al层沟槽宽度为10mm的非连续铝箔麦拉分别裁切成200mmx200mm的尺寸，待用；
[0055]
2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放在一起，且热熔铝箔麦拉覆盖在非连续铝箔麦拉上的al层沟槽之上。其中，热熔胶膜的一部分放在热熔铝箔麦拉的热熔胶层上，两端分别延伸并叠放在非连续铝箔麦拉的al层上；
[0056]
3)热合，将步骤2)得到的叠加材料在70℃、3mpa、4s的条件下进行热合，即得所需的热敏性导电复合材料。
[0057]
实施例3
[0058]
1)物料准备，将熔点为65℃的热熔胶膜裁切成200mmx100mm的尺寸、热熔胶层软化点为70℃的热熔铝箔麦拉裁切成200mmx60mm的尺寸、al层沟槽宽度为0.03mm的非连续铝箔麦拉分别裁切成200mmx200mm的尺寸，待用；
[0059]
2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放在一起，且热熔铝箔麦拉覆盖在非连续铝箔麦拉上的al层沟槽之上。其中，热熔胶膜的一部分放在热熔铝箔麦拉的热熔胶层上，两端分别延伸并叠放在非连续铝箔麦拉的al层上；
[0060]
3)热合，将步骤2)得到的叠加材料在75℃、0.7mpa、2s的条件下进行热合，即得所需的热敏性导电复合材料。
[0061]
实施例4
[0062]
本实施例与实施例1的区别之处在于，热熔胶膜的熔点为60℃，热熔胶层的软化点为65℃，其他的与实施例1的均相同。
[0063]
实施例5
[0064]
本实施例与实施例1的区别之处在于，热熔胶膜的熔点为70℃，热熔胶层的软化点为70℃，其他的与实施例1的均相同。
[0065]
对比例1
[0066]
1)物料准备，将熔点为100℃的热熔胶膜裁切成200mmx100mm的尺寸、热熔胶层软化点为70℃的热熔铝箔麦拉裁切成200mmx60mm的尺寸、al层沟槽宽度为0.03mm的非连续铝
箔麦拉分别裁切成200mmx200mm的尺寸，待用；
[0067]
2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放在一起，且热熔铝箔麦拉覆盖在非连续铝箔麦拉上的al层沟槽之上。其中，热熔胶膜的一部分放在热熔铝箔麦拉的热熔胶层上，两端分别延伸并叠放在非连续铝箔麦拉的al层上；
[0068]
3)热合，将步骤2)得到的叠加材料在70℃、3mpa、4s的条件下进行热合，即得导电复合材料。
[0069]
对比例2
[0070]
1)物料准备，将熔点为65℃的热熔胶膜裁切成200mmx100mm的尺寸、热熔胶层软化点为100℃的热熔铝箔麦拉裁切成200mmx60mm的尺寸、al层沟槽宽度为0.03mm的非连续铝箔麦拉分别裁切成200mmx200mm的尺寸，待用；
[0071]
2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放在一起，且热熔铝箔麦拉覆盖在非连续铝箔麦拉上的al层沟槽之上。其中，热熔胶膜的一部分放在热熔铝箔麦拉的热熔胶层上，两端分别延伸并叠放在非连续铝箔麦拉的al层上；
[0072]
3)热合，将步骤2)得到的叠加材料在70℃、3mpa、4s的条件下进行热合，即得导电复合材料。
[0073]
对比例3
[0074]
1)物料准备，将熔点为65℃的热熔胶膜裁切成200mmx100mm的尺寸、热熔胶层软化点为70℃的热熔铝箔麦拉裁切成200mmx60mm的尺寸、al层是连续性(无沟槽)的铝箔麦拉分别裁切成200mmx200mm的尺寸，待用；
[0075]
2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、al层连续性的铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放在一起。其中，热熔胶膜的一部分放在热熔铝箔麦拉的热熔胶层上，两端分别延伸并叠放在al层连续性的铝箔麦拉的al层上；
[0076]
3)热合，将步骤2)得到的叠加材料在70℃、3mpa、4s的条件下进行热合，即得导电复合材料。
[0077]
对比例4
[0078]
1)物料准备，将熔点为65℃的热熔胶膜裁切成200mmx100mm的尺寸、热熔胶层软化点为70℃的热熔铝箔麦拉裁切成200mmx60mm的尺寸、al层沟槽宽度为0.03mm的非连续铝箔麦拉分别裁切成200mmx200mm的尺寸，待用；
[0079]
2)叠放，将热熔胶膜、热熔铝箔麦拉、非连续铝箔麦拉按照从上到下的顺序叠放在一起，且热熔铝箔麦拉覆盖在非连续铝箔麦拉上的al层沟槽之上。其中，热熔胶膜的一部分放在热熔铝箔麦拉的热熔胶层上，两端分别延伸并叠放在非连续铝箔麦拉的al层上；
[0080]
3)热合，将步骤2)得到的叠加材料在100℃、3mpa、4s的条件下进行热合，即得导电复合材料。
[0081]
对比例5
[0082]
本对比例与实施例1的区别之处在于，热合的温度为50℃，其他的与实施例1的均相同。
[0083]
对比例6
[0084]
本对比例与实施例1的区别之处在于，热合的压力为0.3mpa，其他的与实施例1的均相同。
[0085]
对比例7
[0086]
本对比例与实施例1的区别之处在于，热合的压力为5mpa，其他的与实施例1的均相同。
[0087]
对比例8
[0088]
本对比例的导电材料为常规导电材料，具体为一种厚度为25μm的铝箔。
[0089]
将实施例1
‑
5与对比例1
‑
8所得的导电复合材料进行性能测试，实验结果如表1所示。
[0090]
其中，测试方法如下：
[0091]
加热前导通性的判断方法：
[0092]
在12v开关电源的电路中，将电路中的导电探头夹持在产品的两端，电路通电后，查看电路中的指示灯是否亮起(指示灯亮起表明产品能够传导电流，具有导通性)。
[0093]
加热后导通性的判断方法：先将产品置于65℃的加热板上，受热一段时间后取出，然后在12v开关电源的电路中，将电路中的导电探头夹持在产品的两端，电路通电后，查看电路中的指示灯是否亮起。
[0094]
热敏时间：以产品置于65℃的加热板上为开始时间，直至产品受热不能导电为结束时间，结束时间减去开始时间即得热敏时间。
[0095]
表1
[0096][0097]
从表1可知，对比例1当热熔胶膜的熔点过高时，与实施例1相比，对比例1中的热熔胶膜无法将热熔铝箔麦拉和非连续铝箔麦拉粘接在一起，热熔铝箔麦拉的al层无法紧密搭接在非连续铝箔麦拉的al层，所以产品没有导电导通性。
[0098]
对比例2当热熔铝箔麦拉的软化点过高时，与实施例1相比，对比例2中的热熔铝箔麦拉无法通过热熔胶膜固定在非连续铝箔麦拉上，同样，热熔铝箔麦拉的al层无法紧密搭接在非连续铝箔麦拉的al层，所以产品没有导电导通性。
[0099]
对比例3当非连续铝箔麦拉被替代成al层为连续性的铝箔麦拉时，与实施例1相比，加热前均具有导电导通性，加热后，虽然热熔胶膜会被熔断，但底层的铝箔麦拉未受影响，还具有导通性，这与对比例8的导电导通情况是相同的，是常规产品的特性，若持续传导电流，易发生短路，有较大的火灾风险。
[0100]
对比例4当热合温度过高时，热熔胶膜在制备阶段就已经熔融断裂了，无法将热熔铝箔麦拉和非连续铝箔麦拉粘接在一起，热熔铝箔麦拉的al层无法紧密搭接在非连续铝箔麦拉的al层，所以产品没有导电导通性。
[0101]
对比例5当热合温度过低时，热熔胶膜无法将热熔铝箔麦拉粘接在非连续铝箔麦
拉上，所以得到的非连续铝箔因al层存在沟槽断面没有导电导通性。
[0102]
对比例6当热合的压力过低时，热熔铝箔麦拉的al层无法紧密搭接在非连续铝箔麦拉的al层上，即al层沟槽上没有有效的al层导电搭接，所以得到的产品也没有导电导通性。
[0103]
对比例7当热合的压力过高时，同样，热熔胶膜在制备阶段就已经熔融断裂了，无法将热熔铝箔麦拉和非连续铝箔麦拉粘接在一起，热熔铝箔麦拉的al层无法紧密搭接在非连续铝箔麦拉的al层，所以产品没有导电导通性。
[0104]
由此可见，本发明的导电复合材料与常规导电材料相比，同样具有导电导通性，而且本发明的导电复合材料对热量比较敏感，在65℃中，45～52s的时间内，热熔胶膜会熔融断裂，引起热熔铝箔麦拉和非连续铝箔麦拉的分离，从而实现自身切断导电连接的过程，避免了常规产品在过载或高温情形中，持续性导电短路，引起火灾的发生。
[0105]
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
[0106]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0107]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0108]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。