CN104144531B - 一种高发热碳晶板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种高发热碳晶板及其制备方法，其特征在于所述高发热碳晶板是通过等离子辅助化学气相沉积的方法在硬质塑料板的表面沉积厚度10～1000nm的石墨烯、SiC涂层，然后在碳晶板的两个表面涂覆耐高温绝缘层。用该方法制备的碳晶板不仅可以满足发热体本身的工作温度极大的降低，而且也可以使得发热体的结构和分布更加均匀，发热均匀性好、高发热、能快速升温，且不易氧化、使用寿命长。

Description

一种高发热碳晶板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳晶板及其制备方法，特别是涉及一种高发热碳晶板及其制备方法。
背景技术
随着气候的逐渐恶劣，我国大部分地区冬季变得越来越寒冷，取暖问题日渐成为社会的焦点。相对于传统的取暖系统，碳晶发热材料具有安装简便、环保节能、使用灵活等优点，但目前国内的碳晶发热材料普遍存在着用寿命短、升温速率低、容易氧化，使用过程中容易变质。
公开号为CN103596303A的专利提供了一种石墨烯碳晶高分子发热板的制备方法，用本方法所制备的发热板虽然有较优良的热电特性，可以极大提高碳晶板的升温速率，但是该工艺制备的发热板中石墨烯难以均匀分散，致使该板材的发热均匀较差，局部容易出现烧焦的点，而且这种发热板抗氧化性能较差，在使用过程中容易变质。
公开号为CN103796346A的专利提供了一种双层膜结构的高温纳米电热膜及其制备，用本方法所制备的发热板发热均匀性较好，而且利用磁控溅射制备的碳化硅和二硅化钼复合膜层也使得这种电热膜具有优异的抗氧化性能，但是这种方法所制备的电热膜热电性能较为一般，升温速率也较慢，无法满足大功率使用要求。
目前国内对于电热板的性能的改进多是通过电热板结构的创新和发热材料配方的简单变更和优化，所以目前市场中的电热板生产制备水平依然较低。要制备高性能的电热板，就必须制备出结构稳定、分布均匀的发热材料，而等离子辅助CVD技术制备发热涂层的方法很好的满足了这一要求，不仅可以在低温下制备出发热体，而且也可以使得发热体的结构稳定、分布均匀，制备的发热板发热均匀性好，高发热，能快速升温，不易氧化、使用寿命长。
发明内容
本发明旨在提供一种高发热碳晶板及其制备方法，其特征在于所述高发热碳晶板是通过化学气相沉积的方法在硬质塑料板的表面沉积厚度10～1000nm的石墨烯、SiC涂层，然后在碳晶板的两个表面涂覆耐高温绝缘层。
高发热碳晶板制备步骤为：
(1)用去离子水超声清洗硬质塑料板10min，30～50℃烘干，放入CVD炉中，经Ar去除表面残留物，其中硬质塑料可以是聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯中的一种或多种混合，也可以是这些材料改性后相应材料中的一种或多种混合；
(2)借助双频容性耦合等离子体放电技术，以CH4/Ar为前驱气体，在1～100Pa条件下沉积时间为3～100h；
(3)将沉积了石墨烯的样品在高温真空管式炉中在170～250℃，1×10-1～20pa的条件下进行退火处理1～15h；
(4)借助双频容性耦合等离子体放电技术，以三氯甲基硅烷为源气体，H2为载气，Ar为稀释气体，在温度150～260℃，1×10-1～50pa气氛压力下沉积40～500h；沉积过程中根据需要调整源气体、载气和稀释气体的流量；
(5)取出沉积了石墨烯、SiC涂层的碳晶板，然后其两个表面涂覆耐高温绝缘层。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
一种高发热碳晶板的制备方法，通过等离子辅助CVD的方法在聚酰胺硬质塑料板的表面先后沉积总厚度70nm的石墨烯、SiC涂层，然后在制备的碳晶板的两个表面涂覆耐高温绝缘层。
高发热碳晶板制备步骤为：
(1)用去离子水超声清洗硬质塑料板10min，35℃烘干，放入CVD炉中，经Ar去除表面残留物；
(2)借助双频容性耦合等离子体放电技术，以CH4/Ar为前驱气体，在5Pa条件下沉积时间为40h；
(3)将沉积了石墨烯的样品在高温真空管式炉中在170℃，1×10-1pa的条件下进行退火处理3h；
(4)借助双频容性耦合等离子体放电技术，以三氯甲基硅烷为源气体，H2为载气，Ar为稀释气体，在温度170℃，1×10-1pa气氛压力下沉积70h；沉积过程中根据需要调整源气体、载气和稀释气体的流量；
(5)取出沉积了石墨烯、SiC涂层的碳晶板，然后其两个表面涂覆耐高温绝缘层。
实施例2
一种高发热碳晶板的制备方法，通过等离子辅助CVD的方法在改性酚醛树脂硬质塑料板的表面先后沉积总厚度100nm的石墨烯、SiC涂层，然后在制备的碳晶板的两个表面涂覆耐高温绝缘层。
高发热碳晶板制备步骤为：
(1)用去离子水超声清洗硬质塑料板10min，30℃烘干，放入CVD炉中，经Ar等离子体刻蚀去除表面残留物；
(2)借助双频容性耦合等离子体放电技术，以CH4/Ar为前驱气体，在10Pa条件下沉积时间为37h；
(3)将沉积了石墨烯的样品在高温真空管式炉中在170～250℃，1pa的条件下进行退火处理4h；
(4)借助双频容性耦合等离子体放电技术，以三氯甲基硅烷为源气体，H2为载气，Ar为稀释气体，在温度200℃，1pa气氛压力下沉积100h；沉积过程中根据需要调整源气体、载气和稀释气体的流量；
(5)取出沉积了石墨烯、SiC涂层的碳晶板，然后其两个表面涂覆耐高温绝缘层。
上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种高发热碳晶板的制备方法，该碳晶板是由硬质塑料板和表面的石墨烯、SiC涂层组成，所述的硬质塑料材质为聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂或聚酰亚胺，所述涂层厚度为10-1000nm，所述涂层两个表面附耐高温绝缘层；其特征在于该制备方法包括下述顺序的步骤：
(1)用去离子水超声清洗硬质塑料板10min，30～50℃烘干，放入化学气相沉积炉中，经Ar去除表面残留物；
(2)借助双频容性耦合等离子体放电技术，以CH4/Ar为前驱气体，在1～100Pa条件下沉积时间为3～100h；
(3)将沉积好石墨烯的样品放置于高温真空管式炉中在170～250℃，1×10-1～20Pa的条件下进行退火处理1～20h；
(4)借助双频容性耦合等离子体放电技术，以三氯甲基硅烷为源气体，氢气为载气，Ar为稀释气体，在温度150～260℃，1×10-1～60Pa压力下沉积40～500h；沉积过程中根据需要调整源气体、载气和稀释气体的流量；
(5)将步骤(4)所制备的碳晶板上下两个表面各自涂覆一层耐高温绝缘层。
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