骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，产品及应用方法技术

一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，先用单纤维进行纺织以获取织物，单纤维为聚丙烯腈纤维、纤维素纤维、蛋白质纤维、沥青纤维、树脂纤维中的任意一种，再按需求改变织物的形态以得到坯芯骨架，改变工艺包括裁剪、层叠、缝合中的任意一种或任意组合，然后在坯芯骨架的外部包裹有陶瓷前驱体以得到成型体，再将成型体送入陶瓷窑炉内，然后对成型体在隔氧条件下进行烧结以获得所述的电热功能陶瓷。本设计不仅电热利用率较高，不会产生电磁辐射波，而且安全性较强，适合于规模化生产。

Preparation, products and application of framework wrapped electrothermal functional ceramics

The invention relates to a preparation method of framework wrapped electrothermal functional ceramics, in which a single fiber is first used for spinning to obtain a fabric, and the single fiber is any one of polyacrylonitrile fiber, cellulose fiber, protein fiber, asphalt fiber, resin fiber, and then the shape of the fabric is changed according to the demand to obtain a core skeleton, and the change process includes any one or any group of cutting, laminating, and stitching Then, the ceramic precursor is wrapped on the outside of the core frame to obtain the molding body, and then the molding body is sent into the ceramic kiln, and then the molding body is sintered under the condition of oxygen isolation to obtain the electrothermal functional ceramics. The design not only has a high utilization rate of electric heating, does not produce electromagnetic radiation wave, but also has a strong safety, which is suitable for large-scale production.

【技术实现步骤摘要】
骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，产品及应用方法
本专利技术涉及一种功能陶瓷的生产技术，尤其涉及一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，产品及应用方法，具体适用于增强热传导效率，提高电热利用率。
技术介绍
功能陶瓷，是指在应用时主要利用其非力学性能的陶瓷，其通常具有一种或多种功能。传统的地暖式采暖中，通常是在瓷砖下面埋设发热线(发热线基本都由金属电阻丝或碳纤维组成)，发热线通电发热并将热量通过瓷砖表面散发到室内中，对室内进行供暖保温。这种通电发热的工艺存在的问题是：①电热利用率不高，发热线形成的发热层与瓷砖之间会形成层间热阻碍；②施工复杂，需要将发热线预埋在深处，分层施工，周期长；③施工层厚，降低了室内高度。公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的电热利用率较低的缺陷与问题，提供一种电热利用率较高的骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，产品及应用方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，包括以下步骤：第一步，坯芯骨架的制取：先用单纤维进行纺织以获取织物，再按需求改变织物的形态以得到坯芯骨架，改变工艺包括裁剪、层叠、缝合中的任意一种或任意组合；所述单纤维为聚丙烯腈纤维、纤维素纤维、蛋白质纤维、沥青纤维、树脂纤维中的任意一种；第二步，成型体的制取：在上述坯芯骨架的外部包裹有陶瓷前驱体以得到成型体，该成型体静置时不松散；所述陶瓷前驱体的制作材料为陶瓷泥、陶瓷粉或两者的混合物，所述陶瓷泥为陶瓷粉与水混合而成的泥状混合物；第三步，陶瓷的烧结成型：先将上述的成型体送入陶瓷窑炉内，再对成型体在隔氧条件下进行烧结，以获得所述的电热功能陶瓷。所述用单纤维进行纺织以获取织物是指：先用单纤维制取线性须条，再用线性须条制取织物；所述用单纤维制取线性须条是指：复丝类型加工、捻丝类型加工、纺纱类型加工中的任意一种或任意组合；所述用线性须条制取织物是指：机织物类型加工、针织物类型加工、非织造布类型加工中的任意一种或任意组合。所述单纤维、线性须条或织物为预氧化之后的单纤维、线性须条或织物，该预氧化工艺为：将单纤维、线性须条或织物置于有氧环境中加热，加热温度为200―350℃，加热时间为0.5―4小时。所述陶瓷粉的组成成分及其重量份比为：二氧化硅40―70，三氧化二铝10―30，余料2―20，所述余料为氧化钠、氧化钾、氧化钙、二氧化钛中的任意一种或任意组合。所述陶瓷粉的制取原料为高岭土、纳长石、钾长石、石英、云母、锂辉石、蒙脱土、伊利石、滑石、堇青石中的任意一种或任意组合。所述在上述坯芯骨架的外部包裹有陶瓷前驱体以得到成型体是指湿法包裹工艺或干法包裹工艺；所述湿法包裹工艺是指：先用陶瓷前驱体制取浆液，再对坯芯骨架重复进行向浆液中浸入、从浆液中取出的操作，以获得挂浆体，重复次数至少为两次，然后对挂浆体干燥以得到成型体；所述干法包裹工艺是指：先将坯芯骨架包裹在陶瓷前驱体之中，再进行压制成型，压强为20―100MPa，然后干燥以获得成型体。所述隔氧条件为：成型体被包围在惰性气体中，或成型体被包围在木炭粉中，或成型体周围的空间被抽真空。所述烧结的温度为1000―1400℃，烧结的时间为1―3h。一种电热功能陶瓷，其依据上述骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法制得。一种电热功能陶瓷的应用方法，包括以下步骤：先获取上述电热功能陶瓷，再在电热功能陶瓷的前后端面上涂上导电胶以得到涂胶体，然后对涂胶体的两端通电，实现通电发热，或先对多个涂胶体进行串联连接以得到串联体，再对串联体的两端通电，实现通电发热；所述通电的电压不高于220V。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，产品及应用方法中，先利用单纤维制取织物，再用织物制取坯芯骨架，然后在坯芯骨架的外部包裹有陶瓷前驱体以得到成型体，再对成型体在隔氧条件下进行烧结，烧结时，坯芯骨架的碳化、陶瓷的形成一并完成，从而得到内含导电体(即碳化后的坯芯骨架)的功能陶瓷，该设计的优点包括：首先，通电即可产生热量的导电体居于陶瓷的内部，而不是像现有技术位于瓷砖的下方，不会导致层间热阻碍，热损耗低，热传导效率高，能够提高电热利用率；其次，导电体居于陶瓷内部的设计能确保本设计在应用时，直接铺设即可，既不会降低室内高度，也不需要像现有技术将发热线预埋在深处，降低了施工难度，缩短了施工周期；再次，导电体居于陶瓷内部，而陶瓷本身导热不导电，自身限温、防火、电绝缘，具有很好的安全性；第四，采用碳材料构成的导电体发热，而不是金属发热，不会产生对人体有害的电磁辐射波。因此，本专利技术不仅电热利用率较高，便于施工应用，而且安全性较强，不会产生电磁辐射波。2、本专利技术一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，产品及应用方法中，被裹在陶瓷前驱体内部的只是坯芯骨架，在后续烧结时，坯芯骨架才会被碳化以变成能通电发热的导电体，而不是将碳化所得的导电体直接放入陶瓷中或直接由碳纤维制造导电体，该设计的优点包括：首先，省去了专门的碳纤维制造环节，不需要专门生产碳纤维，成本极其低廉；其次，碳纤维易脆断分散，不易将其直接置于成型体内部，除非采用专门的助剂对碳纤维进行预处理；再次，碳纤维不易做成织物，也不易立体成型，而单纤维易于纺织以构成织物，所得织物的柔曲性也很好，也易于进行各种形态上的加工，如卷绕、缝合、立体成型等等，以满足功能陶瓷的结构设计与复合加工，从而满足不同的应用需求。因此，本专利技术不仅制作成本较低，应用范围较广，而且不需要助剂处理，更加节能环保。3、本专利技术一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，产品及应用方法中，在应用实际生产时，只需在现有的陶瓷生产线上，增加坯芯骨架的制取、外包裹陶瓷前驱体这两个步骤，就可以生产本产品，适宜规模化生产。因此，本专利技术利于推广应用，能够规模化生产。4、本专利技术一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，产品及应用方法中，在应用时，无论是涂胶体，还是串联体，都适用于国内常见的各种日常电源，包括家用电源、电池等，应用难度较低，此外，产品的外型还能根据各种需求进行专门设计，产品类型丰富，适应各类民用陶瓷。因此，本专利技术的应用范围较广。附图说明图1是本专利技术中成型体的一种结构示意图。图2是图1的右视图。图3是图2的剖视图。图4是本专利技术中成型体的另一种结构示意图。图5是图4的剖视图。图6是本专利技术中涂胶体的通电示意图。图7是本专利技术中串联体的通电示意图。图中：坯芯骨架1、陶瓷前驱体2、涂胶体5、导电胶51、串联体6。具体实施方式以下结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参见图1―图7，一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，包括以下步骤：...

【技术保护点】
1.一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，其特征在于所述制取方法包括以下步骤：/n第一步，坯芯骨架的制取：先用单纤维进行纺织以获取织物，再按需求改变织物的形态以得到坯芯骨架(1)，改变工艺包括裁剪、层叠、缝合中的任意一种或任意组合；所述单纤维为聚丙烯腈纤维、纤维素纤维、蛋白质纤维、沥青纤维、树脂纤维中的任意一种；/n第二步，成型体的制取：在上述坯芯骨架(1)的外部包裹有陶瓷前驱体(2)以得到成型体，该成型体静置时不松散；所述陶瓷前驱体(2)的制作材料为陶瓷泥、陶瓷粉或两者的混合物，所述陶瓷泥为陶瓷粉与水混合而成的泥状混合物；/n第三步，陶瓷的烧结成型：先将上述的成型体送入陶瓷窑炉内，再对成型体在隔氧条件下进行烧结，以获得所述的电热功能陶瓷。/n

【技术特征摘要】
1.一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，其特征在于所述制取方法包括以下步骤：
第一步，坯芯骨架的制取：先用单纤维进行纺织以获取织物，再按需求改变织物的形态以得到坯芯骨架(1)，改变工艺包括裁剪、层叠、缝合中的任意一种或任意组合；所述单纤维为聚丙烯腈纤维、纤维素纤维、蛋白质纤维、沥青纤维、树脂纤维中的任意一种；
第二步，成型体的制取：在上述坯芯骨架(1)的外部包裹有陶瓷前驱体(2)以得到成型体，该成型体静置时不松散；所述陶瓷前驱体(2)的制作材料为陶瓷泥、陶瓷粉或两者的混合物，所述陶瓷泥为陶瓷粉与水混合而成的泥状混合物；
第三步，陶瓷的烧结成型：先将上述的成型体送入陶瓷窑炉内，再对成型体在隔氧条件下进行烧结，以获得所述的电热功能陶瓷。


2.根据权利要求1所述的一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，其特征在于：所述用单纤维进行纺织以获取织物是指：先用单纤维制取线性须条，再用线性须条制取织物；
所述用单纤维制取线性须条是指：复丝类型加工、捻丝类型加工、纺纱类型加工中的任意一种或任意组合；
所述用线性须条制取织物是指：机织物类型加工、针织物类型加工、非织造布类型加工中的任意一种或任意组合。


3.根据权利要求2所述的一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，其特征在于：所述单纤维、线性须条或织物为预氧化之后的单纤维、线性须条或织物，该预氧化工艺为：将单纤维、线性须条或织物置于有氧环境中加热，加热温度为200―350℃，加热时间为0.5―4小时。


4.根据权利要求1、2或3所述的一种骨架包裹型电热功能陶瓷的制取方法，其特征在于：所述陶瓷粉的组成成分及其重量份比为：二氧化硅40―70，三氧化二铝10―30，余料2―20，所述余料为氧化钠、氧化钾、氧化钙、二氧化钛中的任意一种或任意组合。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李岱祺，李建强，唐彬，王金凤，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42