有機硅硅膠在PTC電加熱器產品上的應用的制作方法

本發(fā)明屬于有機硅硅膠應用領域。

現(xiàn)有技術

現(xiàn)有的表面不帶電的PTC電加熱器產品中采用聚酰亞胺薄膜（PI膜）作為絕緣層，這是由于PI膜具有非常好的高溫絕緣性，其可應用于250度以上的絕緣環(huán)境。但是PI膜作為絕緣層，一般需要2~3層，其PI膜各層間及PI膜與附近傳熱層間不可避免地存在較大的接觸熱阻，故導致PTC電加熱器熱傳導效率低。

中國專利CN203984697U中建議采用硅膠作為絕緣導熱層，但尚未公開如何更高效地粘接和應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明意外發(fā)現(xiàn)，將有機硅硅膠應用于PTC電加熱器產品上的絕緣層可以收到意想不到的技術效果，可以同時實現(xiàn)令人滿意的絕緣、導熱和粘接效果，并在導熱性能上有更廣泛的改進空間。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案可以概括如下：一種有機硅硅膠在PTC電加熱器產品上的應用，其中有機硅硅膠作為絕緣層應用。其中，PTC電加熱器可以是目前家用空調行業(yè)常用的陶瓷PTC電加熱器。

如上所述的應用，所述絕緣層同時也是導熱層，熱量由PTC電極條組件經由所述導熱層傳遞給散熱鋁條。其中，PTC電極條組件為現(xiàn)有產品中的由正負電極條和粘接于正負電極條之間的若干PTC陶瓷元件組成。

如上所述的應用，所述絕緣層同時也是粘接層，用于粘接散熱鋁條和電極片。

如上所述的應用，所述絕緣層首先涂覆于散熱鋁條上，然后再在絕緣層上涂覆粘接層，最后將PTC電極條組件粘接于事先涂覆有絕緣層的散熱鋁條上。

如上所述的應用，所述絕緣層首先涂覆于PTC電極條組件上，然后再在絕緣層上涂覆粘接層，最后將散熱鋁條粘接于事先涂覆有絕緣層的PTC電極條組件上。

如上所述的應用，待所述絕緣層固化、或半固化、或表干后再涂覆粘接層。其中所謂半固化是指有機硅膠黏劑施膠后進行初步固化但尚未完全固化，表面尚有一定的粘接性，待另一零件粘接上去之后再進行完全固化。

如上所述的應用，所述絕緣層的施工工藝為涂覆。

如上所述的應用，涂覆方法中優(yōu)選采用噴涂、或者刮涂、或者點膠。其中，點膠方法優(yōu)選為采用扁平膠嘴點膠。比如散熱鋁條為15mm寬，刮涂所用刮刀或點膠所用扁平膠嘴的寬度可選擇為14.5mm~15.0mm，以保障流平后的絕緣涂層充分覆蓋于散熱鋁條表面且不會溢出。

如上所述的應用，所述絕緣層的厚度優(yōu)選為100~200微米、或者200~300微米、或者300~400微米、或者400~500微米。

如上所述的應用，作為絕緣層的有機硅硅膠中摻雜有導熱填料，所述填料可以是氧化鋁陶瓷粉末、碳化硅粉末、氧化鋅粉末、氮化鋁陶瓷粉末、氮化硼陶瓷粉末、或者氧化鎂陶瓷粉末。

通過以上技術方案，本發(fā)明可收到如下技術效果：

現(xiàn)有的PI膜作為絕緣層，其導熱系數(shù)一般僅僅0.1~0.2W/m.K，若添加導熱填料（如氮化硼粉末），由于納米粒子具有團聚效應，所以原料在反應釜混合過程中，易發(fā)生導熱添加劑團聚情況，則導致PI膜成膜困難，工藝控制復雜，使得薄膜的良品率不高，成本非常高，且導熱系數(shù)提高非常有限（一般僅0.3~0.5 W/m.K）；而采用硅膠作為絕緣層，并通過添加導熱填料，導熱系數(shù)提升非常明顯，可達2.0 W/m.K以上，且工藝相對簡單，比如通過噴涂或刮涂可非常高效便捷地成型。

而且采用有機硅硅膠膏狀膠黏劑作為絕緣層，其同時可作為粘接劑，以使得涂覆有硅膠絕緣層的鋁條可很好地與PTC電極條組件粘接，粘接強度較高，且傳熱層各層之間的接觸熱阻非常小，故PTC電加熱器整體效率可大幅度提升。

此外，由于PI膜采用層疊或平貼構成，在PTC電加熱器工作啟動和停機過程中，由于PI膜熱脹冷縮而發(fā)出噪音。而有機硅硅膠具有良好的伸展性能和彈性回復性能，且各元件之間粘接良好，故不存在熱脹冷縮而發(fā)出噪音的問題。

相比于現(xiàn)有技術中采用PI膜包繞或平貼，絕緣硅膠的涂覆（如噴涂或點膠）更適合于機械化、自動化大批量生產。有機硅硅膠在PTC電加熱器上作為絕緣層的應用產生的以上這些事先預想不到的技術效果，都是現(xiàn)有技術中用PI膜包繞或平貼作為絕緣層的應用所不能達到的。

現(xiàn)有技術中設置的絕緣導熱層，僅僅為了使得散熱條與電極條之間的絕緣。而本發(fā)明采用涂覆來設置絕緣導熱層，其不僅解決了絕緣導熱層的設置問題，而且進一步解決了絕緣導熱層的接觸熱阻和傳熱效率的問題。

現(xiàn)有技術中絕緣導熱層常規(guī)的設置手段有：聚酰亞胺薄膜包繞、或者聚酰亞胺薄膜粘貼、或者陶瓷片疊放平貼。以上現(xiàn)有技術中絕緣材料形態(tài)本質上都是預成型的絕緣材料?，F(xiàn)有技術中通過絲網印（涂覆的一種）硅膠作為粘接層粘接電極和PTC片，但該粘接層不具有絕緣功能，即未在絕緣導熱層的設置上采用涂覆工藝。而本發(fā)明絕緣導熱層的設置手段為涂覆，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明絕緣導熱層材料的形態(tài)本質上為后成型的材料，即在成型之前是流體狀態(tài)或粉末狀態(tài)，在PTC電制熱器上成型之后為固態(tài)的絕緣導熱層。

現(xiàn)有技術中采用預成型材料，絕緣導熱層與其接觸的工件之間由于是固體接觸，不可避免存在氣隙和接觸熱阻，熱傳導效率必然會受到影響。本發(fā)明中采用后成型材料，絕緣導熱層在涂覆到工件上時還是流體狀的，其與工件之間沒有氣隙和接觸熱阻，從而熱傳導效率更高。

此外，現(xiàn)有技術中的絕緣導熱層本身不具有粘接作用，本發(fā)明的絕緣導熱層（如硅膠作絕緣導熱層）還可以具備粘接作用。除了上述區(qū)別之外，涂覆工藝還有其他更多的不同和優(yōu)勢，如生產自動化和生產效率等。

附圖說明

圖1是本發(fā)明有機硅硅膠在PTC電加熱器產品上的應用示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。

如圖1所示，將有機硅硅膠應用到PTC電加熱器產品上。該有機硅膠黏劑3（比如瓦克有機硅ELASTOSIL? RT 707 W等）首先通過噴涂（或扁平膠嘴點膠）均勻、致密地施加到兩根散熱鋁條1上，并讓膠黏劑3半固化或者僅僅表干，該膠黏劑3表面尚具有一定的粘性但又不至于后續(xù)工序擠壓的過程中被擠開而導致絕緣層破壞；然后再將PTC電極條組件2層疊粘接于兩根散熱鋁條1之間；最后再進行完全固化。這樣，形成的有機硅硅膠層3既是絕緣層、導熱層，又是粘接層，能將散熱鋁條1和PTC電極條組件2可靠地粘接固定。為了達到家用電器耐電壓要求（比如耐壓要求大于2000V），該有機硅硅膠層3的厚度優(yōu)選為200微米。

為了進一步提升有機硅硅膠層的導熱效率，可在成型之前的有機硅膠粘劑摻雜導熱填料?？蛇x用的導熱性填料有無定形氧化鋁粉末、球形氧化鋁粉末、碳化硅粉末、氧化鋅粉末、氮化硼粉末等。其平均粒徑應控制在0.1至100um之間。其中，最普遍使用的是球形與不定形的氧化鋁粉末，配合量可根據對導熱性的要求，按100份基礎膠粘劑對50至800份。用氧化鋁粉配制的導熱硅膠，在貯存過程中易發(fā)生導熱性填料沉降及使膠料中各種低黏度配合劑分離，可采取添加氣相法鈦白粉作沉降抑制劑的方法解決。這種氣相法鈦白粉的徑粒在0.001至0.2um，BET法比表面積應在20至80㎡/g。TiO₂的純度應大于98%，配合量為100份基礎聚合物對5至15份。

下表對比了目前使用的聚酰亞胺薄膜，以及導熱型聚酰亞胺薄膜、有機硅硅膠和通過摻雜陶瓷粉末的有機硅膠黏劑的性能。可以發(fā)現(xiàn)采用有機硅膠黏劑，特別是摻雜后的有機硅膠黏劑之后，不僅導熱系數(shù)大幅提升，而且?guī)缀跬耆私佑|熱阻，所以采用有機硅膠粘劑作為PTC電加熱器的絕緣導熱粘接層應用，收到了意想不到的顯著效果。