一种炭系远红外辐射电热板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种炭系远红外辐射电热板及其制备方法，该电热板包括炭系远红外辐射电热基板，所述基板由炭系远红外辐射电热组合物制成，所述炭系远红外辐射电热组合物包括碳系三维导电网络体、复合陶瓷粉和粘结剂，所述碳系三维导电网络体由表面接枝石墨烯的导电纤维和表面接枝丙烯酰胺的炭黑通过静电吸附而成。本发明专利技术电热板具有高的远红外辐射效应和释放负离子效应，红外辐射波长为8‑10nm，波长与生物体相近。本发明专利技术电热板导电性好，具有高的电热转换率，电阻小、升温速度快、储热能力强、散热性好，在36V电压下即可使用，达到很好的供暖效果，安全性高。此外，还具有阻燃、耐酸、耐碱、抑菌防霉、抗老化、环保和装饰性等优良特性。

【技术实现步骤摘要】
一种炭系远红外辐射电热板及其制备方法本专利技术涉及一种炭系远红外辐射电热涂料、以该炭系远红外辐射电热涂料制成的电热板以及它们的制备方法，属于电热产品

技术介绍
随着电能替代计划的推行，电热产品受到越来越大的关注。目前，电热产品发展刚刚处于起步阶段，产品形式单一，主要以电热膜产品为主。例如，专利CN201710462979公开了一种水性电热涂料用组合物和水性电热涂料及其制备方法，该专利采用碳纳米管、石墨烯和纳米炭黑为主要成分制备电热膜产品。专利CN201510627276公开了一种石墨烯改性增强远红外导电浆料的制备方法，该导电浆料可涂布在PET膜上使用。专利CN201610426694公开了一种石墨烯电热涂料，该电热涂料以石墨烯、银粉及五氧化二锑等为导电添加剂，采用丝网印刷技术制得。专利CN201610765935公开了一种地暖用石墨烯电热板及其生产方法，该专利由环氧树脂片和石墨烯电热层上下叠加而成。上述专利公开的电热浆料或涂料均为电热膜产品，均是将电热浆料或涂料采用印刷或喷涂技术覆在高分子薄膜上形成。这些电热膜产品存在如下问题：1、电热涂料或浆料为流体状态，流动性强，不能自行成型，不能单独使用，必须覆在高分子基底上使用,强度低，且高分子基底阻燃性差，不利于安全防火；2、电热涂料或浆料覆在高分子薄膜上，高分子薄膜本身的散热性差，影响电热材料的导电加热和红外辐射效果，造成电能浪费；3、电热涂料或电热浆料涂在高分子薄膜上的厚度较薄，在微米量级，不具备蓄热功能，断电热量立刻散去，影响供暖温度稳定性；4、电热膜电阻大、导电性差，大都需要在220V高电压下使用，具有一定的安全隐患。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种炭系远红外辐射电热板，该电热板主要部件为炭系远红外辐射电热组合物制成的主板，其具有导电性好、升温迅速、保温性好、安全性高、远红外辐射效果好等特点，具有巨大的应用价值。本专利技术还提供了上述炭系远红外辐射电热板的制备方法，该方法制备简单、所得产品成型性好，具有工业化生产价值。本专利技术具体技术方案如下：一种炭系远红外辐射电热板，该炭系远红外辐射电热板包括炭系远红外辐射电热基板（简称基板，下同），所述炭系远红外辐射电热基板由炭系远红外辐射电热组合物制成，所述炭系远红外辐射电热组合物包括碳系三维导电网络体、复合陶瓷粉和粘结剂，所述碳系三维导电网络体由表面接枝石墨烯的导电纤维和表面接枝丙烯酰胺的炭黑通过静电吸附而成。进一步的，上述炭系远红外辐射电热板（简称电热板，下同）的发热部件为基板，在基板内部设有正负电极，在正负电极上设有导线。所述电极位于基板的内部，正负电极位于同一水平面上，所述水平面与基板厚度方向垂直。电极可以是现有技术中常用的电极，例如铜片、铝片或石墨片。优选的，正负电极位于基板厚度的1/2处。进一步的，在基板的外层包覆有中间层，中间层包裹在基板的所有面上，使基板与外界隔绝。中间层的厚度可以根据需要进行调整，例如20-100μm。所述中间层为绝缘层或/和保护层，即在基板的外层仅包覆有绝缘层，或者在基板的外层仅包覆有绝缘层，或者在基板的外层既包覆有绝缘层又包覆有保护层。所述绝缘层与保护层的位置关系可以随意调整，例如可以在基板的外层先包覆绝缘层再包覆保护层，也可以在基板的外层先包覆保护层再包覆绝缘层。进一步的，在中间层上还可以设有装饰层，所述装饰层仅位于中间层的顶面（顶面指的是与基板厚度垂直的面的上表面），或者位于中间层的顶面和侧面。装饰层主要起到美观的作用，其厚度和大小、形状可以按照不同的实际需要进行设计。进一步的，所述基板外观良好，紧致，无起泡、皱皮、开裂等现象。基板表面可以为光滑的平面，也可以带有图案。所述绝缘层、保护层的材质可以为油漆，也可以是其他具有绝缘、保护作用的材料。绝缘层和保护层的材质可以相同，也可以不同，但所选材质不能降低基板的导电性能。装饰层可以是平面的图案，也可以是立体的图案。进一步的，所述基板可以根据美观需要制成各种形状，例如长方形、正方形、圆形、椭圆形、不规则形等。基板的大小尺寸可以根据实际需要进行调整。基板的厚度为5-30mm，该基板厚度大，能够很好的储存热量，且散热能力好，是很好的供热产品。进一步的，在实际应用中，根据供热面积，可以采用一块电热板，当一块电热板无法满足供热要求时，也可以同时使用多块电热板，各电热板之间通过基板上的导线并联。进一步的，所述导电纤维为任意具有导电作用的纤维，其作用一是增强导电性，一是提高基板的强度。例如，导电纤维可以为石墨纤维、碳纤维、金属纤维等。所述复合陶瓷粉为刚玉、钛白粉、石英、石灰石、高岭土和云母中的至少两种，优选为刚玉、石英、钛白粉和石灰石的混合物。复合陶瓷粉中各陶瓷粉的用量比可以随意选择。例如当复合陶瓷粉为刚玉、石英、钛白粉和石灰石的混合物时，刚玉、石英、钛白粉和石灰石在复合陶瓷粉中的含量均可以为1-99wt%。所述复合陶瓷粉不仅提高了基板的强度，还提高了基板的抗老化性能，同时还具有一定的远红外辐射作用。所述粘结剂的作用是为了使电热组合物成型，起到支撑体的作用，可以从电热涂料或者普通涂料中公开的粘结剂中进行选择，优选的，本专利技术粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、聚酯树脂和氨基树脂中的一种或两种。进一步的，所述石墨烯的层数为1-10层，所述炭黑的粒径为5-50nm，所述导电纤维的长度为1-10mm，所述复合陶瓷粉的粒径为5-20μm。进一步的，制备三维导电网络体时，碳系三维导电网络体由表面接枝石墨烯的导电纤维和表面接枝丙烯酰胺的炭黑在球磨作用下发生静电吸附、形成。该三维导电网络体中，导电纤维、炭黑和石墨烯彼此之间通过化学键或物理键结合，形成三维网络结构，该三维网络结构如图1所示。进一步的，制备三维导电网络体时，具体包括以下制备步骤：（1）将分散均匀的导电纤维表面接枝石墨烯；（2）将炭黑表面接枝丙烯酰胺；（3）将表面接枝石墨烯的导电纤维和表面接枝丙烯酰胺的炭黑进行球磨，在球磨的作用下石墨烯和炭黑通过静电吸附形成三维网络，得碳系三维导电网络体。进一步的，炭系远红外辐射电热组合物中，各原料重量份用量如下：石墨烯5-30份，炭黑10-50份，导电纤维5-10份，复合陶瓷粉50-100份，粘结剂20-80份。进一步的，上述步骤（1）中，所述导电纤维通过球磨的方式进行分散，步骤包括：将导电纤维在研磨介质存在的情况下进行球磨，直至导电纤维分散均匀。本专利技术将导电纤维在研磨介质存在下进行球磨，研磨介质尺寸小，可以插入导线纤维之间，这样能使导电纤维快速的分散、防止在球磨过程中团聚，且研磨过程中还可以去除导电纤维表面的胶层（如果有的话），提高导线纤维的导电性。研磨介质的尺寸一般为10-100微米。研磨介质的成分和用量可以从现有技术中随意选择，例如可以是陶瓷粉，也可以是其他硬度大、不与导电纤维反应的物质。所述陶瓷粉可以是刚玉、石灰石、钛白粉、石英等；优选的，球磨时的转速为150-300转/分，球磨时间为0.5小时-4小时。进一步的，上述步骤（1）中，导电纤维表面接枝石墨烯的方法为：将分散均匀的导电纤维、石墨烯在硅烷偶联剂水溶液中进行反应。硅烷偶联剂水溶液的体积浓度为3-5%，pH为4-6，反应温度为20-60℃。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种炭系远红外辐射电热板，其特征是：包括炭系远红外辐射电热基板，所述炭系远红外辐射电热基板由炭系远红外辐射电热组合物制成，所述炭系远红外辐射电热组合物包括碳系三维导电网络体、复合陶瓷粉和粘结剂，所述碳系三维导电网络体由表面接枝石墨烯的导电纤维和表面接枝丙烯酰胺的炭黑通过静电吸附而成。

【技术特征摘要】
1.一种炭系远红外辐射电热板，其特征是：包括炭系远红外辐射电热基板，所述炭系远红外辐射电热基板由炭系远红外辐射电热组合物制成，所述炭系远红外辐射电热组合物包括碳系三维导电网络体、复合陶瓷粉和粘结剂，所述碳系三维导电网络体由表面接枝石墨烯的导电纤维和表面接枝丙烯酰胺的炭黑通过静电吸附而成。2.根据权利要求1所述的炭系远红外辐射电热板，其特征是：炭系远红外辐射电热基板的厚度为5-30mm。3.根据权利要求1或2所述的炭系远红外辐射电热板，其特征是：在炭系远红外辐射电热基板内部设有正负电极，在正负电极上设有导线；优选的，电极位于炭系远红外辐射电热基板厚度1/2处；优选的，正负电极位于同一水平面上。4.根据权利要求1、2或3所述的炭系远红外辐射电热板，其特征是：在炭系远红外辐射电热基板的外层包覆有中间层，所述中间层为绝缘层或/和保护层；在中间层上还优选设有装饰层，所述装饰层仅位于中间层的顶面，或者位于中间层的顶面和侧面。5.根据权利要求2所述的炭系远红外辐射电热板，其特征是：炭系远红外辐射电热组合物中，各原料重量份用量如下：石墨烯5-30份，炭黑10-50份，导电纤维5-10份，复合陶瓷粉50-100份，粘结剂20-80份。6.根据权利要求1或5所述的炭系远红外辐射电热板，其特征是：所述导电纤维为石墨纤维、碳纤维和金属纤维中的一种或几种；所述复合陶瓷粉为刚玉、钛白粉、石英、石灰石、高岭土和云母中的至少两种，优选为刚玉、石英、钛白粉和石灰石的混合物；所述粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、聚酯树脂和氨基树脂中的一种或两种。7.根据权利要求1或5所述的炭系远红外辐射电热板，其特征是：所述石墨烯层数为1-10层，所述炭黑的粒径为5-50nm，所述导电纤维的长度为1-10mm；所述复合陶瓷粉的粒径为5-20μm。8.权利要求1-7中任一所述的炭系远红外辐射电热板的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷金凤，王康，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37