CN105778251A - 低电压发热塑料片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种地暖用的低电压的发热塑料片及其制备方法。该发热塑料片由以下成分以一定的重量百分比组成：EEA、EVA、碳黑、碳纳米管、抗氧剂、相容剂、接枝物组成；本发明制作的面状发热塑料片，制备工艺简单，具有良好的力学性能和导电性，节约能源，降低采暖费用，热损失少。使用电压低，不产生局部过热的现状。

Description

低电压发热塑料片及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种地暖材料及其制备方法，特别是涉及一种塑料材质的地暖片及其制备方法。

背景技术

地暖供热是常用的供暖方式之一，地暖是以整个地面为散热器，通过地板辐射层中的热媒，均匀加热整个地面，利用地面自身的蓄热和热量向上辐射的规律由下至上进行传导，来达到取暖的目的。地面辐射供暖按照供热方式的不同主要分为四种类型：水地暖、电热膜地暖、发热电缆地暖、碳晶地暖。

但上述发热方式均具有其局限性，水暖加热易漏水，升温时间长；电热膜电暖上方无覆盖层，耗电高，隐患较大；电缆地暖预热慢，而且线损率高，转换率低，通过传感器控制温度，而当探测头精度不够时，会影响温度控制从而误导控制指令，易导致局部高温；碳晶地暖造价成本和使用成本较高，接头多，施工工艺要求高，使用寿命较短，依赖后期维护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有地暖地板技术中的缺点，提供一种低电压塑料材质的地暖发热片，能够使地板处于一个均匀的合适温度，热量流失少，传热效率高，辐射低，施工工艺简单。

本发明的另一个目的是提供一种上述低电压发热塑料片的制备方法。

本发明的一种低电压发热塑料片，其特征在于该低电压发热塑料片，其特征在于该低电压发热塑料片由以下成分：

EEA、EVA、碳黑、碳纳米管、抗氧剂、相容剂、接枝物。

进一步的，本发明的低电压发热塑料片由以下重量百分比的成分组成：

EEA45-55%

EVA22-30%

碳黑12-18%

碳纳米管4-6%

抗氧剂0.1-0.3%

相容剂0.8-1.2%

接枝物2.5-3.3%

进一步的，本发明的相容剂为钛酸酯偶联剂。

进一步的，本发明的接枝物为马来酸酐接枝。

根据权利要求1所述的低电压发热塑料片，其特征在于该低电压发热塑料片由以下重量百分比的成分组成：

EEA50%

EVA25.8%

碳黑15%

碳纳米管5%

抗氧剂0.2%

相容剂1%

接枝物3%

以上重量比的称量单位是g，以产品挤出时的重量为基准。

制备权利本发明所述的低电压发热塑料片的方法，其特征在于该方法依次由以下步骤组成：

（a）将EVA，EEA按比例混合，在50转/分钟的转速下进行均匀混合，搅拌5-15min，

（b）在低混机中继续加入所述配方量的碳纳米管、炭黑、接枝剂和抗氧剂，继续搅拌5-8min，充分混匀，

（c）加入制品挤出机，主机挤出温度为220℃，挤出机转速为120转/分钟，挤出的柔性面状的塑料片材，

（d）对柔性面状的塑料片材进行烘干，烘干温度为70-80℃，烘干时长为1-2h，

（e）最后在产线上对产品进行均匀镂空。

一种好的PTC材料应具备如下特点：（1）较高的PTC强度（2）具有良好的热稳定性（3）消除NTC效应。其中，PTC分为结构型导电高分子材料及复合型导电高分子材料。与金属相比，导电性复合材料具有加工性好，工艺简单，耐腐蚀，电阻率高，可调范围大，价格低等优点。

本发明的发热塑料片由以下成分EEA、EVA、碳黑、碳纳米管、抗氧剂、相容剂、接枝物组成，主要发明点在于碳纳米管和EEA的结合使用，各成分的作用如下：

EEA学名为乙烯-丙烯酸乙酯，可以与树脂结合，为弹性材料，有伸缩记忆功能，有助于高分子材料的PTC效应，优选地，所述EEA树脂为比利时生产,VA含量为15%。

EVA学名为乙烯-醋酸乙烯共聚物，新型环保塑料发泡材料，具有良好的缓冲、抗震、隔热、防潮、抗化学腐蚀等优点，且无毒、不吸水。EVA的加入：（1）能够降低复合材料在加工时的扭矩值，提高材料的加工流变性能。(2)EVA的加入降低了材料的结晶度降。(3)加入EVA提高了材料PTC强度。

碳黑，根据Narkis研究发现，PTC强度与碳黑的含量有关，随着越来越多的研究，在高聚物中添加碳黑属于常规选择，但稳定性是PCT材料能否应用于实际中的一个非常重要的因素，而且一般来说，粒子填充导电复合材料的渗滤阀值都比较高，高填充量会对材料带来一些不理影响，而碳黑对于材料的稳定性至今仍未有一个完善的理论。

所述碳纳米管为超导材料，对于产品的添加量少，能够有效降低高分子材料的劣变性。

抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂CA中的任意一种或任意两种或三种混合物。

相容剂为钛酸酯偶联剂，主要促进炭黑与树脂的聚合。

接枝物最优的是马来酸酐接枝，用于塑料共混物的增容，使产品即具有聚乙烯的良好加工性能，又具有马来酸酐极性分子的可再反应性和强极性，利于作为偶联剂和再反应改性剂使用。

附图说明：

图1为不同地暖地面温度曲线对比图；

图2为发热电缆（水管）和塑料片地暖发热片在地面的截面图；

图3为不同供暖方式的等效输出能耗的立体直方图；

图4为塑料片安装状态的结构示意图；

图5为水暖及其它类型地暖安装状态的结构示意图。

图1中的1为发热电缆及其它类型地暖的温度曲线，2为塑料片地暖的温度曲线。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行进一步具体描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例而非全部实施例。

本发明的低电压发热塑料片的制备方法依次由以下步骤组成：（a）将EVA，EEA按比例混合，在50转/分钟的转速下进行均匀混合，搅拌5-15min，（b）在低混机中继续加入所述配方量的碳纳米管、炭黑、接枝剂和抗氧剂，继续搅拌5-8min，充分混匀，（c）加入制品挤出机，主机挤出温度为220℃，挤出机转速为120转/分钟，挤出的柔性面状的塑料片材，（d）对柔性面状的塑料片材进行烘干，烘干温度为70-80℃，烘干时长为1-2h，（e）最后在产线上对产品进行均匀镂空。

以下实施例所有成分含量均是重量百分含量，称量单位是g，以最终产品的重量为基准，步骤依前述。

实施例1

EEA50%

EVA25.8%

碳黑15%

碳纳米管5%

抗氧剂0.2%

相容剂1%

接枝物3%

实施例2

EEA52%

EVA22.8%

碳黑16%

碳纳米管5%

抗氧剂0.2%

相容剂1%

接枝物3%

实施例3

EEA51%

EVA24.8%

碳黑15%

碳纳米管5%

抗氧剂0.2%

相容剂1%

接枝物3%

实施例4

EEA49%

EVA26.8%

碳黑15%

碳纳米管5%

抗氧剂0.2%

相容剂1%

接枝物3%

实施例5

EEA48%

EVA28.8%

碳黑14%

碳纳米管5%

抗氧剂0.2%

相容剂1%

接枝物3%

有益效果：

1.本发明结构设计合理，能够持续低温均匀加热，热量流失少。塑料片地暖，特有的自限温性能使底面始终处于一个持续均匀的适合温度，热量流失小。实验证明，塑料片地暖和水暖地暖系统以及其它电采暖系统，达到相同的热量输出的情况下，塑料片地暖能源消耗量要节能20-30%，如图1所示。

2.本发明为面状发热，覆盖地表面积更广。如图2所示，左边为发热电缆（或水管），右侧为塑料片地暖发热片（面状）在底面中的截面图。根据牛顿能量守恒定律，传热等于热对流，简化公式为：

其中：K是传热系数（常量）；是地板的传热系数（°）；是加热发热片的温度；是地板表面的温度（75°F）；是环境温度（70°F）；是加热发热片的表面面积；是加热发热片的地板表面面积。

表１

如表1，假设塑料片地暖按照的铺装要求可以满足供暖要求，那么：发热电缆需要；水暖需要。即相同热量的输出，发热电缆和水暖的能耗分别是塑料片地暖的2.5倍和2.08倍。如图3所述。

3.更接近于底面，热损失少，塑料片地暖占地面积大，而且更接近地表。无需太高的温度去弥补一些可能产生的热瞬时，塑料片地暖因而比其它辐射采暖系统的温度要低。

如图4和图5所示，其中，塑料片地暖的热损失：

10sqftx1/20（84-50）=5瓦特

水暖及其它类型地暖发热的热损失：

10sqftx1/20（120-50）=10瓦特

由上可知，塑料片地暖的热损失要大大低于水管道系统，因为实际使用中，塑料片地暖设计功率每平方米仅需50W-70W，不仅节能，而且无需增加额外的电力容量。

由上可知，本发明在安全低电压（24V-34V）下使用，制品本身是面状发热，效率高，在制品使用过程中，无安全隐患，不含产生局部过热现状，热辐射波长最适宜人体，类同于理疗仪器波长。不怕水，不氧化，用在地板加热上无需维护，使用寿命长。发热量持续稳定，不会烧坏塑料片，节能环保。

Claims (7)

1.低电压发热塑料片，其特征在于该低电压发热塑料片由以下成分EEA、EVA、碳黑、碳纳米管、抗氧剂、相容剂、接枝物组成。

2.根据权利要求1所述的低电压发热塑料片，其特征在于所述的低电压发热塑料片由以下重量百分比的成分组成：

EEA45-55%

EVA22-30%

碳黑12-18%

碳纳米管4-6%

抗氧剂0.1-0.3%

相容剂0.8-1.2%

接枝物2.5-3.3%。

3.根据权利要求1所述的低电压发热塑料片，其特征在于所述的相容剂为钛酸酯偶联剂。

4.根据权利要求1所述的低电压发热塑料片，其特征在于所述EEA为比利时生产,VA含量为15%。

5.根据权利要求1所述的低电压发热塑料片，其特征在于所述的接枝物为马来酸酐接枝。

6.根据权利要求1所述的低电压发热塑料片，其特征在于该低电压发热塑料片由以下重量百分比的成分组成：

EEA50%

EVA25.8%

碳黑15%

碳纳米管5%

抗氧剂0.2%

相容剂1%

接枝物3%。

7.制备权利要求1所述的低电压发热塑料片的方法，其特征在于该方法由以下步骤组成：

（a）将EVA，EEA按比例混合，在50转/分钟的转速下进行均匀混合，搅拌5-15min，

（b）在低混机中继续加入所述配方量的碳纳米管、炭黑、接枝剂和抗氧剂，继续搅拌5-8min，充分混匀，

（c）加入制品挤出机，主机挤出温度为220℃，挤出机转速为120转/分钟，挤出的柔性面状的塑料片材，

（d）对柔性面状的塑料片材进行烘干，烘干温度为70-80℃，烘干时长为1-2h，

（e）最后在产线上对产品进行均匀镂空。