CN1062408C - 导电发热用的碳纤维复合纸及其制备方法 - Google Patents
导电发热用的碳纤维复合纸及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1062408C CN1062408C CN94118775A CN94118775A CN1062408C CN 1062408 C CN1062408 C CN 1062408C CN 94118775 A CN94118775 A CN 94118775A CN 94118775 A CN94118775 A CN 94118775A CN 1062408 C CN1062408 C CN 1062408C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- paper
- fibre
- pulp
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Paper (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
本发明涉及到一种新型的面状导电发热用的碳纤维复合纸材料及其制备方法，该复合纸是以碳纤维为导电相，以纤维素浆粕为基体，经过碳纤维长丝短切，用分散剂水相分散，再与分散均匀的纤维素混合，按常规的造纸工艺制备而成。本发明的导电发热用的复合纸具有轻质、体积小、散热均匀、安全、热效率高、适用性广的特点，可广泛地用于工业或家庭中心，达到取暖、保温和加热目的。
Description
本发明属于导电发热用材料制备技术域，具体地讲是涉及到一种新型的面状的具有导电发热功能的碳纤维复合纸及其制备方法。
目前，就导电发热材料而论，有红外灯管、电加热暖气片、金属电阻丝等等，但这些导电加热的材料，在加热均匀度、安全性以及热效率方面都存在些不足，尤其是在家庭生活中作为取暖使用情况下尤其显得突出。就导电而言，目前人们主要是根据其导电功能和纸本身的物化性能，将其用做电磁波屏蔽材料、防静电包装材料。而本发明旨在研究一种新型的导电发热用的材料，这种材料是一种面状发热体，是以碳纤维为导电相，以纤维素浆粕为基体，按照本发明的制造方法制成一种导电发热用的复合纸，用这种材料制成面状发热体，既具有导电发热的作用，又具有纸的特点，可利用复合纸中碳纤维的含量以及复合纸的尺寸组合而制成各种希望的电阻值和加热面积，方便地用于工业和家庭生活中，达到加热、取暖、保温的功能，面状均匀发热，发热效率可达到99.99％，克服了现有加热材料在加热均匀度、安全性及热效率方面的问题。
因而，本发明的目的就是提供一种新型的导电发热用的面状发热材料，具体地讲就是提供一种以碳纤维为导电相，以纤维素浆为基体，通过本发明的制备方法制成的一种高热效率的导电发热用的碳纤维复合纸。
本发明的另一个目的就是提供一种制备本发明的导电发热用的以碳纤维为导电相、以纤维素浆为基体的复合纸的制备方法。
本发明的导电发热一的面状发热体是以碳纤维为导电相，以纤维素浆为基体，将这两种材料进行复合抄纸而制得本发明的导电发热用的碳纤维复合纸。
本发明的导电发热的碳纤维复合纸，其中的导电相碳纤维可选用沥青基碳纤维、人造纤维基碳纤维和聚丙烯腈碳纤维其中之一，而以聚丙烯腈碳纤维作导电相效果更好，作为导电发热体复合纸的基体是造纸行业通常采用的纤维素浆，如木浆，棉浆，麻浆，化学纤维，如PTFE,PET,PAN等。
作为导电发热用的复合纸，其主要的物理性能就是电阻率，决定本发明的碳纤维复合纸的有诸多因素，如碳纤维的种类，合量，碳纤维与基体的结合力，复合纸本身的定重等因素。但其中作为导电相的碳纤维是其主要因素之一。
本发明的以碳纤维为导电相的复合纸，其中的碳纤维含量控制在占纸重的1--40％(重量)，其中以3--20％为优选含量范围；碳纤维的长度控制在1--20mm，其中在2--12mm为较佳选择；碳纤维的电阻率选择在0.1--50Ωm范围；碳纤维的导电率选择在具有10--25μΩm；碳纤维的碳化温度控制在800--1500℃。
本发明的导电发热用的碳纤维复合纸对纸的定重有严格要求，定重过高，则热效率低且成本提高；而过低的定重，功率密度态低，不易提高功率，不足以产生足够的热量，达到发热体的发热作用，经过认真仔细研究，本发明的导电发热用的复合纸的定重在40--1809/m2，优选在80-1509/m2。
本发明导电发热用的复合纸具有以下优点：
1、本发明的导电发热用的碳纤维复合纸利用纸本身的平面性，因而整个面都是发热面和散热面，因而发热均匀，热量易于传递、疏散，热辐射性好；
2、本发明的导电发热复合纸在一般电压下(220V)因为整个面都是电子通道，因而电流密度极小，与现有的电阻丝发热材料、红外灯管的电流密度相比，具有对人体毫无危害，因而使用的安全，特别适合于家庭加热和取暖，保暖作用；
3、本发明的导电发热用的碳纤维复合纸具有高的热效率，经过理论计算，其热效率理论值高达99.99％，在实际中应用可达到97％，因而是一种先进的节能材料。
4、本发明的发热导电纸具有体积小，适应性广的优点，由于本发明的发热用复合纸具有普通纸的柔软性和轻质特点，可以根据发热量和规格要求，控制复合纸中的碳纤维含量及复合纸的尺寸而组合成各种不同电阻值和加热面积，以满足不同目的的需求。
5、本发明的导电发热用的复合纸，与其他材料具有良好的复合，与其他材料复合制成导电发热设备，如散热器等，具有良好的防湿性能，具有广泛的用途。
本发明的导电发热用的碳纤维复合纸的制备方法包括选料、将碳纤维长丝切短，水相分散；再与经过机械分散的纤维素纸浆混合，然后再按照普通造纸行业采用的方法抄纸、收卷、检验、制成合格产品。
本发明的导电发热用的复合纸的制备方法可用下面工艺流程示意图表示：
导电纤维长丝可选用沥青基碳纤维、人造纤维基碳纤维和丙烯基碳纤维；将选定的碳纤维用切短机切成长度为1-20mm的长度；碳纤维的长度是决定导电纸性能的重要因素，碳纤维长度太长，则分散均匀困难，而碳纤维太短，则影响其导电性能，因而切成1-20mm的长度范围。
在切短之后，将短碳纤维送入打浆机中并放入分散剂后进行搅拌，使碳纤维均匀分散。分散剂根据碳纤维的种类来选择，主要用中性的含丙烯酸酯类的有机分散剂，如丙烯酸乙酯，其中分散剂的加入量为碳纤维重量的0.5-5％。
作为基体材料纤维素的选择可选用木浆、棉浆、麻浆、化学纤维，如PTFE、PET和PAN等，如果选用木浆，则用打浆的机械分散方式，确定适宜的相解度(°SR)及纤维的长短，如果选用化学纤维，在机械分散的同时加入分散剂，通过物理与化学结合的分散方式达到分散效果。
在完成碳纤维和纤维素浆分散之后，将碳纤维物流和纤维素浆物流送入搅拌机中进行混合，然后按照常规的造纸工业技术进行抄纸，收卷，检验后得到产品。
实施例：
制备以含量为15％(重量)的聚丙烯腈碳纤维为导电相，以木浆为基体的本发明的导电发热用的碳纤维复合纸。
选择碳化温度为1400℃，电阻率为15μΩm的聚丙烯腈碳纤维，将其在切短机上切成2--4mm的长度，然后送入含有碳纤维重量的1％分散剂丙烯酸乙酯的大浆机中进行分散，基体材料选择木纸浆，其相解度为47°SR，将其送入打浆机中分散。将分散的碳纤维和纸浆送入搅拌机中混合，按常规的造纸方法，在长网抄纸机上抄纸，在宽240mm的造纸机上造纸，经检验得合格产品。
经测量，所制得的纸定重为90g/m2，电阻率为3.8Ωcm。
用上述制得的导电纸制成发热板(270×480m2)，在电压220V下，功率为121.6W，在室温18℃条件下通电加热，加热板表面温度平均在68℃。
如将上述导电纸的二面贴附于铝散热器上，规格为200×400m2，在电压220V下，功率可达400W，散热器表面温度达到90℃左右。
经过测试表明，本发明的导电纸，其纸的物理性能和电阻率都与碳纤维的含量有密切关系，下面表1为室温条件下测试的碳纤维含量与纸的性能关系，表2为测试条件温度T=100℃条件下碳纤维含量与导电性能关系。
由以上实施例和材料的性能测试表明，本发明的导电发热用的碳纤维复合纸具有发热均匀、安全、热效率高、适用面广和体积小的优点，本发明的导电复合纸的制备方法可在一般的造纸设备上实施，是一种易于工业化的生产工艺。
表1碳纤维含量与导电发热复合纸物理性能关系
| 编号 | 木桨 | 碳纤维 | 定重 | 厚度 | 紧度 | 裂断长 | 耐折度 |
| 单位 | ％ | ％ | g/m | m/m | g/cm | M | 次 |
| 1234567 | 10097.59580706050 | 02.5520304050 | 58.0853.9258.0861.7658.7255.6868.16 | 0.1060.1030.1160.1720.1830.2120.218 | 0.5480.5240.5020.3600.3200.2630.243 | 6000600059384131295324251338 | 37430933726921 |
表2碳纤维含量与导电性能关系：100
| 编号 | 石炭纤维含量 | 定量 | 电阻值 | 尺寸 |
| 1234 | 10％11.7％15％20％ | 90g/m90g/m90g/m80g/m | 3.02kΩ1090Ω420Ω163Ω | 215×500mm215×500mm215×442mm215×500mm |
Claims (7)
1、一种用于导电发热的碳纤维复合纸，该复合纸以纤维素浆粕或化学纤维为基体，其特征在于：该复合纸含有3-20wt％的作为导电相的碳纤维，其定量为80-150g/m2。
2、根据权利要求1所述的用于导电发热的碳纤维复合纸，其特征在于：所述的碳纤维为选自历青基碳纤维、人造纤维基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维中的一种。
3、根据权利要求1或2所述的用于导电发热的碳纤维复合纸，其特征在于：所述的基体为纤维素浆粕或化学纤维，其中纤维素浆粕选自木浆、棉浆、麻浆之一：化学纤维选自PTFE、PET、PAN之一。
4、一种用于导电发热的碳纤维复合纸的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)选取碳纤维(A)和纤维素浆粕或化学纤维(B)，碳纤维含量为3-20wt％；
(2)对碳纤维(A)长丝切断到1-20mm；
(3)用分散剂在水相中分散，分散剂选用中性的含丙烯酸酯类的分散剂，分散剂加入量为碳纤维重量的0.5-5wt％；
(4)将分散后的碳纤维(A)与经过均匀分散的纤维素浆粕或化学纤维(B)均匀混合；
(5)将上述经混合后的浆粕制成复合纸。
5、根据权利要求4所述的用于导电发热的碳纤维复合纸的制备方法，其特征在于：所述的碳纤维为选自沥青基碳纤维、人造纤维基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维中的一种。
6、根据权利要求4或5所述的用于导电发热的碳纤维复合纸的制备方法，其特征在于：所述的基体包括纤维素浆粕或化学纤维，其中的纤维素浆粕为选自木浆、棉浆、麻浆之一；化学纤维为选自PTFE、PET、PAN之一。
7、根据权利要求4所述的用于导电发热的碳纤维复合纸的制备方法，其特征在于：所说的丙烯酸酯类分散剂是丙烯酸乙酯。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN94118775A CN1062408C (zh) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 导电发热用的碳纤维复合纸及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN94118775A CN1062408C (zh) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 导电发热用的碳纤维复合纸及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1124907A CN1124907A (zh) | 1996-06-19 |
| CN1062408C true CN1062408C (zh) | 2001-02-21 |
Family
ID=5039003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN94118775A Expired - Fee Related CN1062408C (zh) | 1994-12-06 | 1994-12-06 | 导电发热用的碳纤维复合纸及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1062408C (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1062044C (zh) * | 1996-07-08 | 2001-02-14 | 齐丽娜 | 沥青级碳纤维纸及其制备方法 |
| CN100411493C (zh) * | 2002-12-13 | 2008-08-13 | 王曦俊 | 红外电热复合板材 |
| CN102182100B (zh) * | 2011-04-12 | 2012-08-29 | 武汉赛洋暖通设备有限公司 | 一种碳纤维发热纸及其制备方法 |
| CN104831584A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-08-12 | 青岛青蓝鳍节能科技有限公司 | 一种涤纶纤维导电纸及其制备方法 |
| CN105960035B (zh) * | 2016-05-18 | 2019-05-14 | 融捷健康科技股份有限公司 | 一种自控温电热膜的生产方法及其电热膜 |
| CN106381752A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-02-08 | 石家庄中热新能源科技有限公司 | 一种碳纤维发热纸及其应用 |
| CN108811205A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-13 | 深圳和而泰小家电智能科技有限公司 | 一种碳纤维纸制备方法、碳纤维片及其制备方法 |
| JP2020004526A (ja) * | 2018-06-26 | 2020-01-09 | クアーズテック株式会社 | カーボンワイヤーヒータ |
| CN109106499A (zh) * | 2018-09-11 | 2019-01-01 | 深圳和而泰小家电智能科技有限公司 | 一种碳纤维理疗产品 |
| CN114567941B (zh) * | 2022-03-11 | 2024-03-15 | 郑州大学 | 利用碳纤维编织物边角料制备电致热加热片的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH051818A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 掘りごたつ |
| CN2162067Y (zh) * | 1993-08-09 | 1994-04-13 | 陈耀庭 | 碳纤维纸加热器 |
-
1994
- 1994-12-06 CN CN94118775A patent/CN1062408C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH051818A (ja) * | 1991-06-24 | 1993-01-08 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 掘りごたつ |
| CN2162067Y (zh) * | 1993-08-09 | 1994-04-13 | 陈耀庭 | 碳纤维纸加热器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1124907A (zh) | 1996-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1062408C (zh) | 导电发热用的碳纤维复合纸及其制备方法 | |
| CN103173003B (zh) | 一种碳纳米管-水溶性聚合物复合柔性电热薄膜、制备方法及其用途 | |
| CN102226325B (zh) | 一种远红外碳纤维低温导电发热纸及其制备方法 | |
| CN1942629A (zh) | 芳纶纸掺合物 | |
| CN1834342A (zh) | 一种间位芳纶纸及其制备方法 | |
| CN104175381B (zh) | 一种具有电磁屏蔽功能的纤维板及其制备方法 | |
| KR101809074B1 (ko) | 탄소섬유 부직포 및 이의 제조 방법 그리고 이를 이용한 탄소섬유 면상발열체 | |
| DE1540949A1 (de) | Neuartiges Erzeugnis | |
| KR101813685B1 (ko) | 면상발열체의 제조방법 | |
| CN112469151B (zh) | 一种24v的安全石墨烯电热膜的生产工艺 | |
| CN1355352A (zh) | 碳纤维混抄纸片发热体 | |
| CN101150891B (zh) | 纳米碳素晶体材料及其制备电热板的方法 | |
| DE19726689B4 (de) | Elektrisches Heizungssystem zum Beheizen eines Raumes in Wohnungen und Gebäuden durch großflächige Wärmeabgabe | |
| CN106273921A (zh) | 一种基于改性碳纤维热芯层的新型碳纤维热芯地板 | |
| CN1201358A (zh) | 导电发热无纺布及其制造方法 | |
| US2993816A (en) | Conducting textryls | |
| CN110072302A (zh) | 远红外碳纤维发热板及其制备方法 | |
| CN1225943C (zh) | 远红外短碳纤维树脂发热元件及其生产方法 | |
| KR100479509B1 (ko) | 섬유보강 면상 전기 전도체 | |
| CN210183574U (zh) | 远红外碳纤维发热板 | |
| CN109486144A (zh) | 一种具有三维导电网络结构的纤维增强复合材料 | |
| KR20210062811A (ko) | 고전도성 탄소섬유 종이의 제조방법, 이에 따라 제조된 탄소섬유 종이 및 탄소섬유 종이를 포함하는 탄소섬유 면상발열체 | |
| KR101551180B1 (ko) | 면상 발열체 코팅을 위한 전도성 조성물 제조 방법, 그리고 면상 발열체 코팅을 위한 전도성 조성물 | |
| KR102424690B1 (ko) | 고전도성 복합형 카본시트 제조방법, 이에 따라 제조된 고전도성 복합형 카본시트 및 이를 포함하는 고전도성 복합형 카본시트 면상발열체 | |
| RU2006187C1 (ru) | Гибкий электронагреватель |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: PU ZITANG TO: BEIJING CHEMICAL ENGINEERING UNIV. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 15 East Third Ring Road, Beijing, Chaoyang District Applicant after: Beijing University of Chemical Technology Address before: Beijing City, Hepingli No. 101 North Beijing University of Chemical Technology Applicant before: Pu Zitang |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: PU ZIRONG; WANG PEIHUA; YANG XIAOPING; YANG XINMIN Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: PU ZIRONG; WANG PEIHUA; YANG XIAOPING |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Inventor after: Pu Zirong Inventor after: Wang Peihua Inventor after: Yang Xiaoping Inventor after: Yang Xinmin Inventor before: Pu Zirong Inventor before: Wang Peihua Inventor before: Yang Xiaoping |
|
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |