电热涂料讲义.ppt

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1、应用广泛的电热涂料定义原理发展分类应用什么叫做电热涂料？简单来说：就是一种可以涂在金属、塑料及纺织品等材料表面，然后把涂膜连接的两个电极的电源接通，涂膜立刻能发热升温的一种粘稠的液体。电热涂料的组成电热涂料通常由基料、导电填料、分散介质和助剂组成。①粘结剂(基料):电热涂料的粘结剂的种类和普通涂料相似,主要根据对涂料的物理力学性能的要求进行选择。粘结剂是组成电热涂料的主要成膜物质,在电热涂层中起支撑体的作用。常见基料有碱金属硅酸盐、合成树脂和磷酸二氢化物等几种。②导电填料:导电填料赋予电热涂料的导电性能。导电填料可分为金属系、碳系、金属氧化物系、复

2、合系等四类。金属类中金、银导电材料价格昂贵，仅局限用于军事及航天航空领域；而铜、铝等导电材料由于易氧化而限制了其应用；其中碳系填料来源广泛、廉价,赋予涂料的导电性能良好、持久,以及涂层施工成型方便,电阻可根据具体条件调节等优点,各国对以碳系为填料的导电涂料研究很活跃。③分散介质:电热涂料的分散介质是水或溶剂。无机基料主要是水,极个别的用醇类溶剂,有机基料除乳液外全部需要溶剂。选择溶剂时,其考虑因素和一般的涂料基本相似。④助剂:电热涂料作为一种功能型商品涂料使用,除具有所要求的导电性能以外,还需具有普通涂料所具有的各种性能,如对底板的润湿性、附着性和

3、涂膜平整、光洁等。主要助剂有:分散剂、防沉剂、增稠剂、流平剂等。电热涂层的导电发热机理导电涂料的导电机理：导电涂料中起导电作用的组分可以是填料也可以是成膜聚合物。在研究导电机理时,将传输电荷的载体称为载流子。按照载流子的种类,固体导电可分为电子导电和离子导电。也就是说,固体电导率的大小决定于三个因素:产生了什么样的载流子;单位体积内有多少载流子;载流子“跑”得快慢。非添加型导电涂料的导电机理：非添加型导电涂料是以导电高聚物为基本成膜物质,以高聚物自身的导电功能使涂层导电。导电高聚物是指自身结构或经过“掺杂”少量“杂质”之后具有一定导电功能的高聚物。

4、添加型导电涂料的导电机理：添加型导电涂料是在绝缘粘结剂中掺入导电填料,使基料具有导电性能,这种导电性能并非基料所固有的特性,其导电过程是导电填料提供自由电子载流子来实现。电热涂层的电热机理电热涂料中起导电作用的组分可以是导电填料,也可以是成膜聚合物。对添加型电热涂料而言,在涂料固化前基体和溶剂中的导电填料彼此独立存在,互不相连,处于绝缘状态。干燥固化后,基体与填料已成为一整体,当施加电压后,涂层通过自由电子沿外电场方向移动形成电流,属半导体直接式面状电加热材料,其电热原理是焦耳一楞次定律。即电流通过电阻发热而加热物体使物体升温放热和传热的原理,见式

5、(1.1)。Q=I^2RvT(1.1)式1.1中:Q为涂层发热量;I为通过涂层的电流;Rv为涂层的体积电阻;t为时间。从理论上讲,热量传递有三种基本方式:热传导、热对流和热辐射从技术上讲,这三种方式一般情况下是不能截然分开的。电热涂料的分类①按照是否添加导电材料分为:添加型与非添加型电热涂料两大类。添加型电热涂料的基料不具有导电能力,必须要掺加导电填料或导电助剂。而非添加型电热涂料的基料自身能够导电,不需要再添加其他导电材料②按粘结剂的种类可分为:无机系电热涂料和有机系电热涂料两类。无机系电热涂料属添加型电热涂料,主要采用贵重金属填料、金属氧化物填

6、料、炭黑粉、石墨粉、炭纤维和无机盐类材料等作为导电填料,以碱金属硅酸盐作为粘结剂配制而成。有机系电热涂料需要添加一种或一种以上的有机粘结剂才具有导电性。③按固化条件分为常温固化型、热固化型、高温烧结型及紫外光或高能幅射固化型电热涂料。④按表面发热温度可分为低温型涂料(表面发热温度范围为50一100℃),中低温型涂料(表面发热温度范围为100一150℃),中温型涂料(表面发热温度范围为150一200℃),中高温型涂料(表面发热温度范围为200一250℃),高温型涂料(表面发热温度为300℃以上)。电热涂料的发展国外：电热涂料是在导电涂料基础上开发的一

7、种新型功能性涂料60年代美、英、日等国相继研制电热涂料。70年代中期，以Sno2:为代表的半导体膜研究应用得到重视，但由于要求专用设备，制作工艺复杂，操作温度高，且对底材一定的要求，因此不便广推广应用90年代初，国外电热涂料技术获得迅速发展，日本鲁斯托化学公司等开发了价格低、用途广泛的电热涂料，除在普通家用取暖器、煎锅等方面获得应用外，还用于输油管道保温、太阳能热水器等。如1991年，日本的铃木等开发出了电热涂料与太阳能电池配套的温水器装置。该装量是利用太阳能电池作电源,电热涂料作发热体,完全能满足居民用水的要求,电压只用24V以下,安全性很高。美

8、国佐治亚州太平洋树脂公司最近发展了一种用于胶合板的新型树脂胶.这种胶以木材纸浆生产时的副产物—木素作为原料.代替了酚醛树脂