一种碳基云母板电发热元件及其制备方法技术

本发明专利技术属于电发热元件材料领域，具体涉及的是一种碳基云母板电发热元件及其制备方法，本发明专利技术利用碳材料优异的导电性、无机粘结剂的高温稳定性，制备出发热温度可达到300℃、长期工作状态稳定的云母板电发热元件。粘接材料较传统高分子材料具有优秀的附着力及耐高温性能，组装的云母板电发热元件电学热学性能稳定，可应用于电采暖、工业加热等领域。工业加热等领域。工业加热等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种碳基云母板电发热元件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及电发热元件材料
，尤其涉及一种碳基云母板电发热元件及其制备方法。

技术介绍

[0002]电热膜供暖是目前新兴的供暖方式之一，是将电能转化为热能，并将热量从膜内释放出来，其特点是无明火、无噪音、不耗氧、无污染、起动快、热效率高。
[0003]目前市面上流行的发热膜多数是以PET为基体，发热温度为80℃左右，难以适应高温工作环境。而已有的云母板电发热元件，其发热层多为电阻合金片、碳纤维电热纸或碳晶涂层。专利CN103002608A揭露了一种云母电热膜，所述中间发热层为蚀刻有发热电路的合金箔片，其与云母基板通过高温胶粘剂压制而成。专利CN202150955U公开了纳米碳晶远红外云母电热板，其中发热层为纳米碳晶或纳米碳纤维电热纸，通过硅橡胶或树脂胶粘结在云母板上。专利CN110809336A披露了一种导电膜及其制备方法、可发热云母板及其制造方法，其中导电粉末与有机树脂胶粘剂混合制得导电溶液，涂抹于云母纸上，以此制成发热云母板。金属电阻丝型发热体面临着电热转换效率低的问题，而树脂胶粘剂型发热涂层作为较低温度加热使用尚可满足要求，一旦超过150℃或长期较高温度工作时，就很难保证稳定性。有机胶粘剂存在着不耐高温、不环保的缺点，使用时易高温分解，释放有毒有害物质。云母板为绝缘材料，与涂敷其表面的发热层的膨胀系数差别较大，在长期通断冷热交替过程中，发热层很容易与云母板脱离。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种耐热性好，导电性好，发热涂层薄，发热层与云母板间的附着力强的碳基云母板电发热元件及其制备方法。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种碳基云母板电发热元件，该电发热元件由导电涂层和云母板组成；所述导电涂层由包含如下重量份的原料组成：
[0007][0008]进一步的，所述玻璃粉为硼硅酸盐玻璃粉、硅酸盐玻璃粉和钙硼硅系玻璃粉中的一种或几种。
[0009]进一步的，所述电阻稳定剂为氧化铟锑、氧化钇、钛酸钡、钛酸锶、钛酸钙和铌酸钡钠中的一种或几种；所述溶剂为无水乙醇、甲醇、丙二醇和水中的一种或几种。
[0010]进一步的，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种。
[0011]进一步的，所述抗氧剂为巴斯夫1010和/或抗氧化剂MD1024。
[0012]本专利技术提供了一种碳基云母板电发热元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0013](1)将碳纤维、炭黑、氮化铝、电阻稳定剂预分散在氧化石墨烯分散液中，得到前驱体混合液；
[0014](2)将步骤(1)得到的混合前驱液先干燥处理，再进行煅烧处理，得到混合物粉末；
[0015](3)将混合物粉末和玻璃粉分散到溶剂中，研磨过筛得到混合溶液；
[0016](4)将步骤(3)得到的混合溶液与偶联剂、抗氧剂混合，得到碳基导电浆料；
[0017](5)将碳基导电浆料涂布于云母板上，烧结后即得。
[0018]进一步的，所述步骤(2)中煅烧处理的温度为1200～1500℃，煅烧时间为0.5～3h。
[0019]进一步的，步骤(3)中所述研磨过筛为过200～400目筛网。
[0020]进一步的，步骤(5)中烧结温度为450～550℃，烧结时间为5～10min。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]1、本专利技术提供的碳基导电浆料纯度高、导电性能优异，印刷在云母板上的导电膜表面细腻、致密度高、厚度薄、附着力强。
[0023]2、采用无机粘结剂，解决了高分子粘结剂的不耐高温问题，同时增强了发热层与云母板基体间的结合强度，进一步解决了发热层容易与云母板脱离的问题。组装的云母板电发热元件发热温度可达300℃、长期工作状态稳定。
[0024]3、本专利技术的制备方法中采用煅烧处理能够还原混合物中的氧化石墨烯，并将混合物中其他材料所含的无定形态结构转化为晶态，提高材料结晶度和纯度。
附图说明
[0025]图1为实施例1步骤(2)所得混合物粉末的扫描电镜SEM图；
[0026]图2为实施例1步骤(4)所得碳基导电浆料经干燥后的扫描电镜SEM图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种碳基云母板电发热元件，该电发热元件由导电涂层和云母板组成；所述导电涂层由包含如下重量份的原料组成：
[0028][0029]在本专利技术中，所述氧化石墨烯分散液的含量为500～1000份，优选为800份；其中氧化石墨烯的质量分数为0.5～2.5％，优选为1％。
[0030]所述碳纤维的含量为20～30份，优选为25份。
[0031]所述炭黑的含量为20～40份，优选为30份。
[0032]所述氮化铝的含量为5～10份，优选为7份。
[0033]在本专利技术中，所述玻璃粉的含量为10～15份，优选为12份。在本专利技术中，所述玻璃粉优选为硼硅酸盐玻璃粉、硅酸盐玻璃粉和钙硼硅系玻璃粉中的一种或几种，更优选为硅酸盐玻璃粉。
[0034]在本专利技术中，所述电阻稳定剂的含量为2～6份，优选为4份。在本专利技术中，所述电阻稳定剂优选为氧化铟锑、氧化钇、钛酸钡、钛酸锶、钛酸钙和铌酸钡钠中的一种或几种，更优选为氧化钇、钛酸钡和铌酸钡钠中的一种或几种。
[0035]在本专利技术中，所述溶剂的含量为40～60份，优选为50份。在本专利技术中，所述溶剂优选为无水乙醇、甲醇、丙二醇和水中的一种或几种，更优选为甲醇或丙二醇。
[0036]在本专利技术中，所述偶联剂的含量为1～5份，优选为2.5份。在本专利技术中，所述偶联剂优选为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种，更优选为KH
‑
570硅烷偶联剂。
[0037]在本专利技术中，所述抗氧剂的含量为1～5份，优选为2.5份。在本专利技术中，所述抗氧剂优选为巴斯夫1010和/或抗氧化剂MD1024，更优选为抗氧化剂MD1024。
[0038]本专利技术提供了一种碳基云母板电发热元件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0039](1)将碳纤维、炭黑、氮化铝、电阻稳定剂预分散在氧化石墨烯分散液中，得到前驱体混合液；
[0040](2)将步骤(1)得到的混合前驱液先干燥处理，再进行煅烧处理，得到混合物粉末；
[0041](3)将混合物粉末和玻璃粉分散到溶剂中，研磨过筛得到混合溶液；
[0042](4)将步骤(3)得到的混合溶液与偶联剂、抗氧剂混合，得到碳基导电浆料；
[0043](5)将碳基导电浆料涂布于云母板上，烧结后即得。
[0044]在本专利技术中，所述步骤(2)中煅烧处理的温度为1200～1500℃，优选为1300℃；煅烧时间为0.5～3h，优选为1.5h。
[0045]在本专利技术中，步骤(3)中所述研磨过筛为过200～400目筛网，优选为过300目筛网。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳基云母板电发热元件，其特征在于，该电发热元件由导电涂层和云母板组成；所述导电涂层由包含如下重量份的原料组成：2.根据权利要求1所述的碳基云母板电发热元件，其特征在于，所述玻璃粉为硼硅酸盐玻璃粉、硅酸盐玻璃粉和钙硼硅系玻璃粉中的一种或几种。3.根据权利要求2所述的碳基云母板电发热元件，其特征在于，所述电阻稳定剂为氧化铟锑、氧化钇、钛酸钡、钛酸锶、钛酸钙和铌酸钡钠中的一种或几种；所述溶剂为无水乙醇、甲醇、丙二醇和水中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的碳基云母板电发热元件，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂中的一种或几种。5.根据权利要求4所述的碳基云母板电发热元件，其特征在于，所述抗氧剂为巴斯夫1010和/或抗氧化剂MD1024。6.权利要求1～5任一项所述的碳基云母板电发热元件的制备方法，其特征在于，包括以下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴洪鹏，耿晓欣，侯林艳，夏丽，吴萧良，黄勇，崔五力，
申请(专利权)人：唐山烯彤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：