CN101346016A - 一种碳素晶体发热板及其制备方法 - Google Patents

一种碳素晶体发热板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳素晶体发热板及其制备方法，尤其是用于地暖的碳素晶体发热板及其制备方法。所述的发热板由金属反射膜、环氯树脂胶布底层、牛皮纸层、碳素晶体粉层、铜皮电极、环氯树脂胶布层、装饰纸层和聚酯薄膜层组成。所述发热板的制备方法包括碳素晶体粉制备方法、环氧树脂胶布制备方法和碳素晶体发热板的制备方法。本发明的发热板具有远红外辐射强，电热辐射转化效率高，表面温差小，耐酸碱腐蚀能力强，可安全的用于地暖等隐蔽工程之中。

Description

一种碳素晶体发热板及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碳素晶体发热板及其制备方法，尤其是用于地暖的碳素晶体发热板及其制备方法。
背景技术：
碳纤维是将基材经1000℃高温碳化后形成的一种高碳纤维材料，属无机导电材料，具有质轻，导电导热性好，抗氧化(＜300℃空气下可长期使用)，电热转换效率高，热惯性小，电阻温度系数小，功率衰减小等特点。因此，近几年以短切碳纤维为发热介质制作的碳纤维电发热板在民用地暖取暖方面得到了较广泛的应用，然而由于碳纤维在潮湿及碱性的环境中很容易造成漏电等缺陷，尤其是用到水泥下面等隐蔽工程时，存在重大安全隐患。为解决漏电等缺陷CN200610026524.3专利公开了一种对碳纤维进行球磨加工改性处理制备一种碳晶板材的方法。在该方法由于制作中使用了二甲苯和丙酮溶剂，易造成环境污染；此外，该方法仅对碳纤维(丙烯氰基)进行了提纯、球磨等方面的处理，其远红外辐射性能并未得到改善。
发明内容：
本发明的目的是提供一种碳素晶体发热板及其制备方法，由本方法制作的碳素晶体发热板既有碳纤维发热板的优点，还可大量辐射远红外线，且电热辐射转化效率高，表面温差小，热效率高的优点。
为实现上述目的，本发明的碳素晶体发热板由环氯树脂胶布底层、牛皮纸层、碳素晶体粉层、铜皮电极、环氯树脂胶布层、装饰纸层和聚酯薄膜层组成，在环氯树脂胶布底层上复合牛皮纸层，在牛皮纸层上喷涂碳素晶体粉层，在碳素晶体粉层上铺设两条铜皮电极，在碳素晶体粉层及两条铜皮电极上复合环氯树脂胶布层，在环氯树脂胶布层上复合装饰纸层，在装饰纸层上复合聚酯薄膜层，其特征在于：在环氯树脂胶布底层外还复合一层金属反射膜，碳素晶体粉由细度为2～5um的短切竹碳纤维磨细粉、粒径为1～3um的陶瓷晶体低温远红外发射粉以及由Nb2O5∶Y2O3为4∶1组成的稀土氧化物改性剂构成，竹碳纤维、陶瓷晶体低温远红外发射粉和稀土氧化物的配比为1∶2～5∶0.01～0.05。
上述金属反射膜1是由铝箔构成。
本发明制备碳素晶体发热板的方法是：
(1)碳素晶体粉的制备：先将长度1～5mm短切竹碳纤维放在四氯乙烯溶剂中浸泡处理2～3个小时，然后在150～200℃温度下烘干，再磨细至2～5um粉末，最后将竹碳纤维粉末、粒径为1～3um陶瓷晶体以及由Nb2O5∶Y2O3为4∶1组成的稀土氧化物改性剂按照1∶2～5∶0.01～0.05的比例放在真空搅拌机中混炼5～10小时，制得碳素晶体粉；
(2)环氧树脂胶布的制备：
选用阻燃环氧树脂(EX-48)和无碱玻璃纤维布，在浸胶机上制成阻燃、绝缘型的环氧树脂胶布；
(3)碳素晶体发热板的制备：
①在下金属模具板上放上一层铝箔作金属反射膜；
②在金属反射膜上铺3～6层的环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布底层，然后刷一层环氯树脂胶，再铺上一层薄的牛皮纸，作牛皮纸层；
③在牛皮纸层上喷涂一层0.05～0.1mm厚由30％碳素晶体粉、50％环氧树脂胶、20％稀释剂组成的涂层，作为碳素晶体粉层，然后在碳素晶体粉层上放两条铜皮电极，再在上面铺上3～6层环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布层；
④在环氯树脂胶布层上放一层装饰纸，再放一层聚酯薄膜，构成装饰纸层和聚酯薄膜层；
⑤最后在聚酯薄膜层上盖上金属模具板，再放入热压机中热压成型，成型压力5～8MPa，成型温度155～170℃，时间1～2小时，制成碳素晶体发热板。
本发明由于在结构上增加了金属反射膜，有阻止热量向地下渗透作用；又由于竹碳纤维经过了提纯磨细处理并增加了陶瓷晶体和稀土氧化物改性剂，故其稳定性大大提高，具有远红外辐射强，电热辐射转化效率高，表面温差小，耐酸碱腐蚀能力强，可安全的用于地暖等隐蔽工程之中。经检测电热辐射转化效率＞85％，表面温差＜10℃，漏电电流＜0.001mA，绝缘强度＞5000V。
附图说明：
图1为本发明中碳素晶体发热板的结构示意图。
具体实施方式：
按图1所示，本发明的碳素晶体发热板由环氯树脂胶布底层2、牛皮纸层3、碳素晶体粉层4、铜皮电极5、环氯树脂胶布层6、装饰纸层7和聚酯薄膜层8和金属反射膜1组成。在环氯树脂胶布底层2上复合牛皮纸层3，在牛皮纸层3上喷涂碳素晶体粉层4，在碳素晶体粉层4上铺设两条铜皮电极5，在碳素晶体粉层4及两条铜皮电极5上复合环氯树脂胶布层6，在环氯树脂胶布层6上复合装饰纸层7，在饰纸层7上复合聚酯薄膜层8，在环氯树脂胶布底层2外还复合一层金属反射膜1。
本发明制备碳素晶体发热板方法的实施例1
(1)碳素晶体发热粉的制备：先将长度1～2mm短切竹碳纤维放在四氯乙烯溶剂中浸泡处理2个小时，然后在150℃温度下烘干，再磨细至2～3um粉末，最后将竹碳纤维粉末、粒径为1～2um陶瓷晶体以及由Nb2O5∶Y2O3为4∶1组成的稀土氧化物改性剂按照1∶2∶0.01的比例放在真空搅拌机中混炼5小时，制得碳素晶体粉；
(2)环氧树脂胶布的制备：
选用阻燃环氧树脂(EX-48)和无碱玻璃纤维布(电子级)，在浸胶机上制成阻燃、绝缘型的环氧树脂胶布；
(3)碳素晶体发热板的制备：
①在下金属模具板上放上一层铝箔作金属反射膜；
②在金属反射膜上铺3层的环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布底层，然后刷一层环氯树脂胶，再铺上一层薄的牛皮纸，作牛皮纸层；
③在牛皮纸层上喷涂一层0.05mm厚由30％碳素晶体粉、50％环氧树脂胶、20％稀释剂组成的涂层，作为碳素晶体粉层，然后在碳素晶体粉层上放两条15mm宽，0.05mm厚的铜皮电极，再在上面铺上3层环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布层；
④在环氯树脂胶布层上放一层装饰纸，再放一层聚酯薄膜，构成装饰纸层和聚酯薄膜层；
⑤最后在聚酯薄膜层上盖上金属模具板，再放入热压机中热压成型，成型压力5MPa，成型温度155℃，时间1.0小时，制成厚1.0mm的碳素晶体发热板。
将上述成型后的碳素晶体发热板，剪切成尺寸为900×600mm的碳素晶体发热板，经检测功率为120±5w，表面温度平均45±4℃(环境温度为20℃时)，表面温差＜10℃，漏电电流＜0.002mA，绝缘强度＞5000V，红外转化率＞80％。
本发明制备碳素晶体发热板方法的实施例2
(1)碳素晶体发热粉的制备：先将长度3～5mm短切竹碳纤维放在四氯乙烯溶剂中浸泡处理3个小时，然后在200℃温度下烘干，再磨细至4～5um粉末，最后将竹碳纤维粉末、粒径为2～3um陶瓷晶体以及由Nb2O5∶Y2O3为4∶1组成的稀土氧化物改性剂按照1∶5∶0.05的比例放在真空搅拌机中混炼10小时，制得碳素晶体粉；
(2)环氧树脂胶布的制备：
同实施例1；
(3)碳素晶体发热板的制备：
①在下金属模具板上放上一层铝箔作金属反射膜；
②在金属反射膜上铺6层的环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布底层，然后刷一层环氯树脂胶，再铺上一层薄的牛皮纸，作牛皮纸层；
③在牛皮纸层上喷涂一层0.1mm厚由30％碳素晶体粉、50％环氧树脂胶、20％稀释剂组成的涂层，作为碳素晶体粉层，然后在碳素晶体粉层上放两条15mm宽，0.05mm厚的铜皮电极，再在上面铺上6层环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布层；
④在环氯树脂胶布层上放一层装饰纸，再放一层聚酯薄膜，构成装饰纸层和聚酯薄膜层；
⑤最后在聚酯薄膜层上盖上金属模具板，再放入热压机中热压成型，成型压力8MPa，成型温度170℃，时间2.0小时，制成厚1.5mm的碳素晶体发热板。
将上述成型后的碳素晶体发热板，剪切成尺寸为900×600mm的碳素晶体发热板，经检测功率为180±5w，表面温度平均65±5℃(环境温度为20℃时)，表面温差＜10℃，漏电电流＜0.001mA，绝缘强度＞5000V，红外转化率＞85％。
本发明制备碳素晶体发热板方法的实施例3
(1)碳素晶体发热粉的制备：先将长度2～4mm短切竹碳纤维放在四氯乙烯溶剂中浸泡处理2.5个小时，然后在180℃温度下烘干，再磨细至2～4um粉末，最后将竹碳纤维粉末、粒径为2～3um陶瓷晶体以及由Nb2O5∶Y2O3为4∶1组成的稀土氧化物改性剂按照1∶3∶0.03的比例放在真空搅拌机中混炼7小时，制得碳素晶体粉；
(2)环氧树脂胶布的制备：
同实施例1；
(3)碳素晶体发热板的制备：
①在下金属模具板上放上一层铝箔作金属反射膜；
②在金属反射膜上铺5层的环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布底层，然后刷一层环氯树脂胶，再铺上一层薄的牛皮纸，作牛皮纸层；
③在牛皮纸层上喷涂一层0.08mm厚由30％碳素晶体粉、50％环氧树脂胶、20％稀释剂组成的涂层，作为碳素晶体粉层，然后在碳素晶体粉层上放两条15mm宽，0.05mm厚的铜皮电极，再在上面铺上5层环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布层；
④在环氯树脂胶布层上放一层装饰纸，再放一层聚酯薄膜，构成装饰纸层和聚酯薄膜层；
⑤最后在聚酯薄膜层上盖上金属模具板，再放入热压机中热压成型，成型压力6MPa，成型温度160℃，时间1.5小时，制成厚1.3mm的碳素晶体发热板。
将上述成型后的碳素晶体发热板，剪切成尺寸为900×600mm的碳素晶体发热板，经检测功率为150±5w，表面温度平均55±5℃(环境温度为20℃时)，表面温差＜10℃，漏电电流＜0.001mA，绝缘强度＞5000V，红外转化率＞84％。

Claims (3)

1、一种碳素晶体发热板，包括环氯树脂胶布底层(2)、牛皮纸层(3)、碳素晶体粉层(4)、铜皮电极(5)、环氯树脂胶布层(6)、装饰纸层(7)和聚酯薄膜层(8)组成，在环氯树脂胶布底层(2)上复合牛皮纸层(3)，在牛皮纸层(3)上喷涂碳素晶体粉层(4)，在碳素晶体粉层(4)上铺设两条铜皮电极(5)，在碳素晶体粉层(4)及两条铜皮电极(5)上复合环氯树脂胶布层(6)，在环氯树脂胶布层(6)上复合装饰纸层(7)，在装饰纸层(7)上复合聚酯薄膜层(8)，其特征在于：在环氯树脂胶布底层(6)外还复合一层金属反射膜(1)，碳素晶体粉由细度为2～5um的短切竹碳纤维磨细粉、粒径为1～3um的陶瓷晶体低温远红外发射粉以及由Nb2O5∶Y2O3为4∶1组成的稀土氧化物改性剂构成，竹碳纤维、陶瓷晶体低温远红外发射粉和稀土氧化物的配比为1∶2～5∶0.01～0.05。
2、据权利要求1所述的一种碳素晶体发热板，其特征在于：金属反射膜(1)由铝箔构成。
3、一种碳素晶体发热板的制备方法，其特征在于：
(1)碳素晶体粉的制备：先将长度1～5mm短切竹碳纤维放在四氯乙烯溶剂中浸泡处理2～3个小时，然后在150～200℃温度下烘干，再磨细至2～5um粉末，最后将竹碳纤维粉末、粒径为1～3um陶瓷晶体以及由Nb2O5∶Y2O3为4∶1组成的稀土氧化物改性剂按照1∶2～5∶0.01～0.05的比例放在真空搅拌机中混炼5～10小时，制得碳素晶体粉；
(2)环氧树脂胶布的制备：
选用阻燃环氧树脂(EX-48)和无碱玻璃纤维布，在浸胶机上制成阻燃、绝缘型的环氧树脂胶布；
(3)碳素晶体发热板的制备：
①在下金属模具板上放上一层铝箔作金属反射膜；
②在金属反射膜上铺3～6层的环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布底层，然后刷一层环氯树脂胶，再铺上一层薄的牛皮纸，作牛皮纸层；
③在牛皮纸层上喷涂一层0.05～0.1mm厚由30％碳素晶体粉、50％环氧树脂胶、20％稀释剂组成的涂层，作为碳素晶体粉层，然后在碳素晶体粉层上放两条铜皮电极，再在上面铺上3～6层环氯树脂胶布，作为环氯树脂胶布层；
④在环氯树脂胶布层上放一层装饰纸，再放一层聚酯薄膜，构成装饰纸层和聚酯薄膜层；
⑤最后在聚酯薄膜层上盖上金属模具板，再放入热压机中热压成型，成型压力5～8MPa，成型温度155～170℃，时间1～2小时，制成碳素晶体发热板。
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