CN104105232A - 一种纳米碳纤维加热布 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纳米碳纤维加热布，包括由绝缘纤维通过经线和纬线编织而成的绝缘纤维编织带，所述绝缘纤维编织带的径向或纬向上穿插有相互平行排列的碳纤维，所述碳纤维的两端连接有电极，所述碳纤维为纳米碳纤维丝组成；纳米碳纤维丝具有低密度、高比模量、高强度、高导电率、良好的热稳定性以及比表面积大等特点，这样由纳米碳纤维丝制作而成的纳米碳纤维加热布具有良好的发热效果，整体表面具有均匀的发热温度，其抗拉、抗弯曲和抗压性能良好，使得加热布具有可靠的质量和较长的使用寿命，同时其发热效率也会提高，具有良好的节能环保作用。

Description

一种纳米碳纤维加热布

【技术领域】

本发明涉及一种碳纤维加热布，特别是一种纳米碳纤维加热布。

【背景技术】

目前发热、加热产品及其应用，普遍是采用更为环保和节能的材料制作而成的，碳纤维的加热/发热功能的应用就是利用其本身纤维状碳材料的特点，利用其耐腐蚀性，抗氧化(金属容易氧化造成局部击穿)，高稳定性，寿命更长，热转换率高(98％以上)等特点，其加热/发热效果比较常用以烧油烧电为辅助热源的/加热发热方式节能30-50％，安装使用简单方便，环保节能，成本低廉。现有的加热布产品主要是材料用浸碳碳纤维发热和碳纤维发热，将其编制在的涤纶或棉线上，然后给碳纤维通电使其发热，采取这种方式制成的发热线碳粒的附着均匀程度很难控制故存在发热不匀的问题，且碳粒容易脱落，长期使用容易引起短路，加之涤纶、棉线之内织物使用寿命有限，熔点、燃点低，长期高温使用极易碳化。

【发明内容】

本发明提供一种纳米碳纤维加热布，以解决上述碳纤维加热布发热不均匀、使用寿命较短的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种纳米碳纤维加热布，包括由绝缘纤维通过经线和纬线编织而成的绝缘纤维编织带，所述绝缘纤维编织带的径向或纬向上穿插有相互平行排列的碳纤维，所述碳纤维的两端连接有电极，所述碳纤维为纳米碳纤维丝组成。

本发明的有益效果是：由于发热部件使用的是纳米碳纤维丝，纳米碳纤维丝具有低密度、高比模量、高强度、高导电率、良好的热稳定性以及比表面积大等特点，这样由纳米碳纤维丝制作而成的纳米碳纤维加热布具有良好的发热效果，整体表面具有均匀的发热温度，其抗拉、抗弯曲和抗压性能良好，使得加热布具有可靠的质量和较长的使用寿命，同时其发热效率也会提高，具有良好的节能环保作用。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述纳米碳纤维丝外涂有耐高温绝缘层。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于在纳米碳纤维丝外表面涂有耐高温的绝缘层，这样纳米碳纤维加热布就可以直接应用于生活和工业中，不需要再在纳米碳纤维加热布的外表面上增加高温绝缘保护层。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述碳纤维加热布两面涂有耐高温材料或覆有耐高温膜。

采用上述进一步方案的有益效果是：耐高温涂料和耐高温膜可以起到保护作用，使得碳纤维加热布不会被外来物损伤，还可以进一步起到绝缘的作用，增加了碳纤维的安全性能。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述绝缘纤维为高温绝缘纤维。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于高温绝缘纤维的高温性能好，能承受较高的温度，这样，用高温绝缘纤维编织的纳米碳纤维加热布能够达到较高的温度，确保加热布具有良好的高温性能，能够将其应用到较高温度加热的使用领域，除了日常使用的取暖、保温等日常加热、加温的使用领域外，还可以将其应用到需要较高温度的工业应用领域，大大增加了加热布的使用范围。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述高温绝缘纤维为玻璃纤维或特氟龙纤维。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于玻璃纤维耐温高，不燃，抗腐，抗拉强度高，电绝缘性好，吸水性小，弹性系数高，刚性佳等特点，这样，纳米碳纤维加热布就非常耐高温，同时抗拉，防潮等性能；由于特氟龙纤维具有显著的热稳定性，抗湿、耐磨、耐腐蚀、电绝缘等性能，这样，纳米碳纤维加热布就具有良好的耐高温性能和耐腐蚀性，可以应用于较恶劣的环境中。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电极通过金属导线采取经纬编制的方式与碳纤维发热丝连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于电极通过金属导线采取经纬编制的方式与碳纤维发热丝连接，这样高温加热布的电极就和加热布的主体保持一致，成为一整体。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述金属导线为铜线或镀锡铜线。

采用上述进一步方案的有益效果是：由于铜线导电率高，这样高温加热布的电性能就会显著提高，而镀锡铜线更增加了铜线的可焊性，其与碳纤维的连接可靠性会进一步提高。

【附图说明】

图1是本发明纳米碳纤维加热布的结构简图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、绝缘纤维，2、纳米碳纤维，3、电极，4、电源线，5、控制器，6、电源插头

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明纳米碳纤维加热布的结构简图如图1所示，包括由绝缘纤维1经纬编织而成的绝缘纤维编织带，绝缘纤维编织带的径向上平行穿插有数根纳米碳纤维2，纳米碳纤维2的两端连接有电极线3，电源线4连接在电极3的两端，控制器5连接在电源插头6和电源线4之间。

当给纳米碳纤维2通电时，通过纳米碳纤维2转化为热能并以远红外辐射的方式向外散发出来，由于发热部件使用的是纳米碳纤维丝，纳米碳纤维丝具有低密度、高比模量、高强度、高导电率、良好的热稳定性以及比表面积大等特点，这样由纳米碳纤维丝制作而成的纳米碳纤维加热布具有良好的发热效果，整体表面具有均匀的发热温度，其抗拉、抗弯曲和抗压性能良好，使得加热布具有可靠的质量和较长的使用寿命，同时其发热效率也会提高，具有良好的节能环保作用。

本发明纳米碳纤维加热布，由于采用绝缘纤维和纳米碳纤维发热体加热，具有散热均匀、升温快、效率高的特点，具有较强的辐射对流作用，电热转换率达99％以上，使用中无电磁干扰和污染、无灰尘、无噪音，升温迅速，相比传统加热产品电暖器节能50％；产品在发热的同时，还具有3-20um波长的远红外辐射，其辐射转换率为70％以上，高于同类产品的国家标准，远红外线被现代医学界誉为“生命之光”，研究表明，人体对于大于6um的远红外线是较好的吸收体，在接收到远红外线后，人体的组织和细胞共振吸收，能增强活性，促进新陈代谢减少多余脂肪。电热线的红外波长为3-20um，对人体起到远红外保健和辐射理疗作用，无烟无尘，不干燥，无污染，是新型绿色环保节能产品；产品重量轻、无污染、结构坚固、使用寿命不低于10万小时，使用方便，应用广泛。

本实施列中的绝缘纤维1选用高温绝缘纤维玻璃纤维，其拉伸强度高，弹性系数高，刚性佳，吸收冲击能量大，非常经久耐用；具有不燃性，耐化学性佳，防腐性能好；吸水性小，具有良好的防水性能；原材料广泛，成本较低。本实施列中的纳米碳纤维2选用规格为3K的纳米碳纤维丝多跟组合而成，其表面涂有耐高温绝缘层，其升温快、散热均匀，5-10秒即可达到纳米碳纤维加热布的表面工作温度，使用中无电磁干扰和污染、无灰尘、无噪音；抗拉强度高，不易折断；耐腐蚀、不衰减、不易氧化，使用寿命长，安全性能较高等特点。本实施列中每相邻两根的碳纤维相距55毫米，单根碳纤维长度为1600毫米，其表面发热温度为60度可以用于家用地暖使用，同时可以改变每一回路碳纤维的有效长度来达到不同的碳纤维表面温度，和改变每相邻两根碳纤维的间距来改变达到发热布表面温度的时间。

另外，高温绝缘纤维1还可选用特氟龙纤维，其具有显著的热稳定性，抗湿、耐磨、耐腐蚀、电绝缘等性能，这样，纳米碳纤维加热布就具有良好的耐高温性能和耐腐蚀性，可以应用于较恶劣的环境中。

其电极3可以选用铜线或镀锡铜线，这样高温加热布的电性能就会显著提高，而镀锡铜线更增加了铜线的可焊性，其与碳纤维的连接可靠性会进一步提高。

以上对本发明所提供的纳米碳纤维加热布进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种纳米碳纤维加热布，包括由绝缘纤维通过经线和纬线编织而成的绝缘纤维编织带，所述绝缘纤维编织带的径向或纬向上穿插有相互平行排列的碳纤维，所述碳纤维的两端连接有电极，其特征在于，所述碳纤维为纳米碳纤维丝组成。

2.根据权利要求1所述的纳米碳纤维加热布，其特征在于，所述纳米碳纤维丝外涂有耐高温绝缘层。

3.根据权利要求1所述的纳米碳纤维加热布，其特征在于，所述碳纤维加热布两面涂有耐高温材料或覆有耐高温膜。

4.根据权利要求1所述的纳米碳纤维加热布，其特征在于，所述绝缘纤维为高温绝缘纤维。

5.根据权利要求4所述的纳米碳纤维加热布，其特征在于，所述高温绝缘纤维为玻璃纤维或特氟龙纤维。

6.根据权利要求1所述的纳米碳纤维加热布，其特征在于，所述电极通过金属导线采取经纬编制的方式与碳纤维发热丝连接。

7.根据权利要求6所述的纳米碳纤维加热布，其特征在于，所述金属导线为铜线或镀锡铜线。