红外平面反射碳纤维线缆采暖模块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种红外平面反射碳纤维线缆采暖模块及其制备方法，该红外平面反射碳纤维线缆采暖模块包括红外平面反射层、红外碳纤维发热线缆、红外平面发射层，所述红外碳纤维发热线缆位于红外平面反射层和红外平面发射层之间的固定的凹槽中。本发明专利技术将碳纤维发热线缆由线形发热改良为面状发热，并使其在混凝土环境下使用时也能保持良好的红外性能，使其在混凝土环境下的电‑热辐射转换效率高达60%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种红外采暖模块，特别地，涉及一种红外平面反射碳纤维线缆采暖模块及其制备方法。
技术介绍
近年来，非传统采暖区域的电采暖得到快速的发展，特别是碳纤维线缆因采用碳纤维作为发热体，工作时电热转换效率高达90%以上，并产生对人体有益的远红外线而得到市场的青睐。然而，目前碳纤维发热线缆存在以下问题：1）中国专利公开号CN104981037A公开了一种防辐射碳纤维发热线缆，该专利技术通过在电缆内设置屏蔽层屏蔽电磁辐射。碳纤维在通电时，碳纤维的无量纲的磁阻和磁场在劳伦兹力的作用下，其积蓄的正、负电荷产生的电场磁场和磁阻相互抵消，电磁辐射几乎为零。碳纤维是迄今为止最优异的红外发热材料，其用在电热元件时电热转换效率高达90%以上，并且以红外辐射的方式传递热量，是优异的节能材料。碳纤维发热线缆工作状态时辐射的红外线实质上电磁波的一种，该方案设置屏蔽层后，将碳纤维发热线缆工作状态下辐射的红外光波几乎完全屏蔽，极大地破坏了碳纤维原有的优异红外辐射性能。2）辐射传递热量是最有效最节能的热量传递方式。碳纤维发热线缆一般都是铺设在混凝环境下使用，混凝土一般情况下不适用于红外领域，因为混凝土在一般情况下几乎将发热体发射的红外光波完全吸收然后用传导的方式传递热量，而不是将发热体发射的红外光波透过并以辐射的形式传递热量。经过国家红外中心测试，碳纤维发热线缆工作状态下的电-热辐射转换效率在30-40%，而铺入到混凝土环境下后，其电热辐射转换效率仅有15%左右，故在混凝土环境下工作时碳纤维线缆主要以热传导的方式进行热量的传递，而不是以辐射的形式传递热量，大大的降低了热量传递的效率。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，本系统利用碳纤维具有的优异的红外辐射性能，将碳纤维发热线缆由线形发热改良为面状发热，其整个发热模块都是红外发热面，并在混凝土环境下使用时也能保持良好的红外性能，其电-热辐射转换效率达到60%以上，在使用过程中相比现有的碳纤维发热电缆至少节能30%以上。为实现上述目的，本专利技术公开一种红外平面反射碳纤维线缆采暖模块通过以下技术方案来实现的：一种红外平面反射碳纤维线缆采暖模块由红外平面反射层、红外碳纤维发热线缆、红外平面发射层从下至上依次卡接而组成。所述红外碳纤维发热线缆位于红外平面反射层和红外平面发射层之间的固定的凹槽中。上述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其中，所述的红外碳纤维发热线缆内到外依次为碳纤维发热体、红外发射绝缘层感应电流屏蔽层、接地金属线以及红外加强发射保护层，所述的红外碳纤维发热线缆由挤出机一次挤出成型而得，并外接电源插头。上述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，所述的接地金属线位于感应电流屏蔽层与红外加强发射保护层之间并与电源插头的地线端连接，所述的碳纤维发热体两端分别与电源插头的火线端和零线端相连。上述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其中，所述的碳纤维发热体采用长丝碳纤维，所述的长丝碳纤维可采用聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维或粘胶基碳纤维，所述的长丝碳纤维可采用12K、24K或36K。上述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其中，所述的红外发射绝缘层由红外发射材料和绝缘材料按照质量为1：15-30的比例混合而成，所述的红外发射材料可采用红外发射粉或负离子粉中的一种或组合，所述的绝缘材料可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或硅胶中的一种或两种组合而制成。红外发射绝缘层采用红外发射材料和绝缘材料按照上述比例混合而成，它可以使碳纤维发热线缆中的碳纤维发热体在工作时发射的红外光波60%以上直接穿透该层，并且由于该层加入了红外发射材料，它能将另外一部分能量接受并以红外光波辐射的方式将能量幅射。通过试验测试对比可得出，采用普通的绝缘塑料作为绝缘层，碳纤维发热线缆工作时其电-热幅射转换效率只有40%，而采用本方案中的红外发射绝缘层后，碳纤维发热线缆工作时其电-热幅射转换效率可以提高到70%。上述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其中，所述的感应电流屏蔽层可采用金属丝网或导电塑料，其中优先金属丝网。所述的金属丝网可采用铜丝网、铝丝网或不锈钢丝网，所述的金属丝网的孔距在4-10mm。金属丝网的孔距在4-10mm时能有效的接收并导出感应电流，并且不会屏蔽碳纤维线缆工作时辐射出的红外光波。如金属丝网的孔距小于4mm，则会因距离过于紧密而屏蔽碳纤维线缆工作时辐射出的红外光波，故金属丝网的孔距在此区间为最优。上述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其中，所述的红外加强发射保护层采用红外发射树脂，所述的红外发射树脂由发射率高于80%以上的碳素材料和绝缘材料按照质量为1：15-30的比例混合并采用双螺杆挤塑机挤塑而成的塑料树脂，所述的发射率高于80%以上的碳素材料可采用纳米碳纤维、碳纳米管纤维或石墨烯中的一种或组合，所述的绝缘材料可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯或硅胶。红外加强发射保护层采用发射率高于80%以上的碳素材料和绝缘材料混合而成的树脂，其不仅能起到加强绝缘的防护作用，更重要的是，发射率高于80%以上的碳素材料在20-100℃温度区间内具有非常稳定的红外发射功效，红外穿透率较高，红外加强发射保护层中的碳素材料可以让碳纤维从红外发射绝缘层穿透或辐射出的红外光波大部分直接穿透该层，另外一部分被红外加强发射保护层所吸收，因红外加强发射保护层中含有碳素材料，它吸收热量后产生的热效应的红外波段与碳纤维发热体工作时产生的波段在红外峰值上几乎一致，故另外一部分热量还是以红外辐射的方式进行传递。上述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其中，所述的红外平面反射层由反射层和红外平面基板黏合而成，所述的反射层黏附在红外平面基板的下表面，所述的发射层可采用铝箔或铝膜，所述的红外平面基板采用具有红外发射功能的塑料树脂挤塑成型而得，所述的红外平面基板为板状结构，所述的红外平面基板厚度为5-20mm，所述的红外平面基板上分布下凹槽，所述的红外平面基板上凹槽间的距离为100-200mm，所述的下凹槽为半圆柱体结构，所述的红外平面基板正面的四边含有公榫。所述的具有红外发射功能的塑料树脂采用红外发射材料和塑料树脂按照质量为1：20-35的比例混合而成，所述的红外发射材料可采用红外发射粉或负离子粉中的一种或组合，所述的塑料树脂可采用聚氯乙烯、聚丙烯、耐热增强型聚乙烯中的一种或两种组合而制成。红外平面反射层的规则添加了红外发射材料的红外平面基板能够接受红外碳纤维发射线缆向下辐射的能量，并以红外光波辐射的方式将能量向外辐射，同时红外平面基板下表面黏结的反射层能将向下辐射的红外能量反射至上方，减少了能量损失。上述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其中，所述的红外平面发射层为板状结构,。所述红外平面发射层的采用碳素材料和塑料树脂按照质量为1：15-25的比例混合并采用双螺杆挤塑机造粒树脂母粒，并将所得母粒采用注塑成型的工艺制备所述红外平面发射层，所述的碳素材料可采用纳米碳纤维、碳纳米管纤维或石墨烯中的一种或组合，所述的塑料树脂可采用聚氯乙烯、聚丙烯、耐热增强型聚乙烯中的一种或组合而制成。所述的红外平面发射层厚度为5-20mm，所述的红外平面发射层背面分布有规则性的上凹槽，所述的红外平面发射层背面上的上凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：由红外平面反射层（1）、红外碳纤维发热线缆（2）、红外平面发射层（3）从下至上依次卡接而组成，所述红外碳纤维发热线缆（2）位于红外平面反射层（1）和红外平面发射层（3）之间的固定的凹槽中。

【技术特征摘要】
1.红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：由红外平面反射层（1）、红外碳纤维发热线缆（2）、红外平面发射层（3）从下至上依次卡接而组成，所述红外碳纤维发热线缆（2）位于红外平面反射层（1）和红外平面发射层（3）之间的固定的凹槽中。2.根据权利要求1所述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：所述的红外碳纤维发热线缆（2）包括碳纤维发热体（4）、红外发射绝缘层（5）、感应电流屏蔽层（6）、红外加强发射保护层（7）以及接地金属线（8），外接电源插头（9）。3.根据权利要求2所述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：所述的红外碳纤维发热线缆（2）由内到外依次为碳纤维发热体（4）、红外发射绝缘层（5）、感应电流屏蔽层（6）以及红外加强发射保护层（7），所述接地金属线（8）位于感应电流屏蔽层（6）与红外加强发射保护层（7）之间，并与电源插头（9）的地线端连接，所述的碳纤维发热体（4）两端分别与电源插头（9）的火线端和零线端相连，行成回路。4.根据权利要求2所述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：所述的碳纤维发热体（4）采用长丝碳纤维，所述的长丝碳纤维采用聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维或粘胶基碳纤维，所述的长丝碳纤维采用12K、24K或36K。5.根据权利要求2所述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：所述的红外发射绝缘层（5）由红外发射材料和绝缘材料按照质量为1：15-30的比例混合而成，所述的红外发射材料采用红外发射粉或负离子粉中的一种或组合，所述的绝缘材料采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或硅胶中的一种或两种组合而制成。6.根据权利要求2所述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：所述的感应电流屏蔽层（6）采用金属丝网或导电塑料，所述的金属丝网采用铜丝网、铝丝网或不锈钢丝网，所述的金属丝网的孔距在4-10mm。7.根据权利要求2所述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：所述的红外加强发射保护层（7）采用红外发射树脂，所述的红外发射树脂由发射率高于80%以上的碳素材料和绝缘材料按照质量为1：15-30的比例混合而成，所述的发射率高于80%以上的碳素材料采用纳米碳纤维、碳纳米管纤维或石墨烯中的一种或组合，所述的绝缘材料采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯或硅胶。8.根据权利要求1所述的红外平面反射碳纤维线缆采暖模块，其特征在于：所述的红外平面反射层（1）由反射层（11）和红外平面基板（10）黏合而成，所述的反射层（11）黏附在红外平面基板（10）的下表面，所述的红外平面基板（10）为板状结构，所述的红外平面基板（10）的厚度为5-20mm，所述的红外平面基板（10）上设有下凹槽（13），所述的红外平面基板（10）上的凹槽间距为100-200mm，所述的下凹槽（13）为半圆柱体结构，所述的红外平面基板（10）正面的四边含有公榫（12），所述的反射层（11）采用铝箔或铝膜，所述的红外平面基板（10）采用具有红外发射功能的塑料树脂，所述具有红外发射功能的塑料树脂由红外发射材料和塑料树脂按照质量为1：20-35的比例混合而成，所述的红外发射材料采用红外发射粉或负离子粉中的一种或组合，所述的塑料树脂采用聚氯乙烯、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：全俊成，王彪，孙兵，张宇，
申请(专利权)人：上海热丽科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31