導電性發熱涂料,又稱電熱涂料,作為一種新型功能涂料,是在導電涂料基礎上開發出的具有優異電熱特性的一種新型功能性涂料,具有廣泛的應用前景。
導電性發熱涂料的分類:
按照是否添加導電材料分為:添加型與非添加型電熱涂料兩大類。添加型電熱涂料的基料不具有導電能力,必須要摻加導電填料或導電助劑。而非添加型電熱涂料的基料自身能夠導電,不需要再添加其他導電材料。
按粘結劑的種類可分為:無機系電熱涂料和有機系電熱涂料兩類。無機系電熱涂料屬添加型電熱涂料,主要采用貴重金屬填料、金屬氧化物填料、炭黑粉、石墨粉、炭纖維和無機鹽類材料等作為導電填料,以堿金屬硅酸鹽作為粘結劑配制而成。有機系電熱涂料需要添加一種或一種以上的有機粘結劑才具有導電性。
按固化條件分為常溫固化型、熱固化型、高溫燒結型及紫外光或高能幅射囚化型電熱涂料。
按表面發熱溫度可分為低溫型涂料(表面發熱溫度范圍為50~100℃),中低溫型涂料(表面發熱溫度范圍為100~150℃),中溫型涂料(表面發熱溫度范圍為150~200℃),中高溫型涂料(表面發熱溫度范圍為200~250℃),高溫型涂料(表面發熱溫度為300℃以上)。
導電性發熱涂料的應用:
在建筑上可應用于暖房,如1991年日本的鈴木等開發出了電熱涂料與太陽能電池配套的熱水器裝置。該裝量是利用太陽能電池作電源,電熱涂料作為發熱體,完全能滿足居民用水的要求,電壓只用24V以下,安全性很高;另外采用透明的電熱涂料用于防止窗玻璃結冰;用電熱涂料溶化飛機跑道及道路上的積雪以及電熱坐便器的報道也時有出現;日常生活上的應用如:電熱餐桌、電熱寫字臺、電熱毯、電熱水器和電熱壁畫等;工業上的低溫烘烤電爐:如食品烘箱、木材的干燥等;在農業上用作種子的干燥和育苗;在化工上可用作輸油管道的保溫等。
導電性發熱涂料的發展:
20世紀60年代,處于國際領先地位的美國的Aemeehemieals&Insulating,英國的RDFshieldingLT(RFS),日本的昭和電工等涂料公司相關研究者研制成的電熱涂料,主要是由硅酸鹽和有機高分子聚合物作粘結劑,加入炭黑、石墨、金屬系或金屬氧化物材料制成電熱涂料,也稱電發熱漆。其原理是利用導電涂層的導電性能,將電能轉化為熱能,但其缺點是涂層發熱溫度不高、易脫落,粘結劑耐熱性不強、局部點易燒焦、導電填料易氧化和涂層結構常出現裂紋,導致涂層在使用過程中存在變質問題。
自20世紀70年代以來,以SnO2為代表的半導體膜的研究應用的到重視,雖該半導體膜具有良好的耐熱性,但由于制作要求專用設備,工藝復雜、成本高、成品率低,需在高溫條件下加工且對底材有一定的要求,因此不便推廣。80年代初,日本龜田化工工業公司采用純有機硅樹脂加入無機導電填料和玻璃料配制成能耐500℃左右高溫涂料,但由于純有機硅樹脂價格昂貴,附著力較差,樹脂分子間的作用力較弱,所以導致不易完全固化,漆膜抗溶劑性能差。