CN107105528A - 石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板及制作工艺 - Google Patents

石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板及制作工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于电热材料制作发热板领域，特别涉及一种石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板及制作工艺。该导电发热板包括热熔胶膜、发热芯、装饰层、平衡层，具体结构如下：平衡层的顶部设置热熔胶膜，热熔胶膜的顶部设置发热芯，发热芯的顶部设置热熔胶膜，热熔胶膜的顶部设置装饰层，发热芯为石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。为了更好的节能和发挥导电发热板要扩展功能的需求，本发明采用当今先进的石墨烯原材料，作为发热体因为石墨烯材料是公认的导电率、导热率最好的材料，高于碳纤维和碳纳米管等电热材料，其电热转换率更高、远红外辐射更强。

Description

石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板及制作工艺
技术领域
本发明属于电热材料制作发热板领域，特别涉及一种石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板及制作工艺。
背景技术
现在市场上的电热板一般都是硬性的板，柔性板除了聚酯电热膜以外，几乎没有柔性的电热板。而使用聚酯电热膜加工其他产品非常难，因为聚酯电热膜很难与其他的材料结合，所以做出的产品不是起泡、就是发热不均，并且聚酯电热膜打折容易烧毁，造成功率衰减或者不发热。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板及制作工艺，采用石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜为发热体的柔性导电发热板，从而解决了电热板与装饰纸、装饰布、墙壁纸、墙壁布等其他材料结合的难题。
本发明的技术方案是：
一种石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板，该导电发热板包括热熔胶膜、发热芯、装饰层、平衡层，具体结构如下：
平衡层的顶部设置热熔胶膜，热熔胶膜的顶部设置发热芯，发热芯的顶部设置热熔胶膜，热熔胶膜的顶部设置装饰层，发热芯为石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。
所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜包括：植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉、纤维扩散剂，按照重量份数计，植物纤维浆50～80份，石墨烯粉体胶液10～30份，纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉5～10份，纤维扩散剂2～5份。
所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板，植物纤维浆的组成如下，按重量份数计，氢氧化钠4～6份，植物纤维55～65份，水30～50份；石墨烯粉体胶液的组成如下，按重量份数计，石墨烯粉体30～40份，乙醇水溶液50～60份，改性松香胶粉乳液10～20份；在石墨烯粉体中，含有5～10层石墨烯粉体的重量百分比是30％～50％；乙醇水溶液是由纯度80wt％～90wt％的乙醇和水按10～20％的重量百分比混合的水溶液；改性松香胶粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：(5～15)混合而成的乳液，改性松香为脂松香、氢化松香、歧化松香或聚合松香；纳米竹炭纤维粉直径为10～100微米、长度10～20微米，发射远红外释放负离子数大于6500个/立方厘米；纤维扩散剂采用亚甲基二萘磺酸钠。
所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板的制作工艺，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的制作过程如下：
采用植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉通过磨合、混合、搅拌、抄制、烘干、压制上卷工序制成；在制作过程中，通过磨合、混合、搅拌如下工序，将植物纤维通过盘磨机进行扫帚化处理后，使其更容易与石墨烯粉体胶液结合，加入石墨烯粉体胶液进行混合、搅拌，再加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉进行搅拌均匀，将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜作为发热芯主体。
所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板的制作工艺，制作石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的具体步骤如下：
(1)将石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1～5小时后，使石墨烯粉体表面得到充分净化；
(2)浸泡时间满足后，加入改性松香胶粉乳液，使石墨烯粉体充分混合，充分搅拌后形成石墨烯粉体胶液，静置备用；
(3)将植物纤维用盘磨机磨到有扫帚状出现，将氢氧化钠、植物纤维、水混合，放到搅拌池继续搅拌，形成植物纤维浆；
(4)将石墨烯粉体胶液投放到搅拌池中，与植物纤维浆混合搅拌1～5小时，使植物纤维与石墨烯粉体充分结合复合成为一体，使植物纤维得到石墨烯粉体的充分包裹；
(5)加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉，继续1～5小时至搅拌均匀，得到用于制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的浆液；
(6)混合、搅拌完成后需要检验，检验合格后，经抄制、烘干、压制，形成石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。
所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板的制作工艺，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的电阻率为40至80Ω·cm。
本发明的优点及有益效果是：
1、为了更好的节能和发挥导电发热板要扩展功能的需求，本发明采用当今先进的石墨烯原材料，作为发热体因为石墨烯材料是公认的导电率、导热率最好的材料，高于碳纤维和碳纳米管等电热材料，其电热转换率更高、远红外辐射更强。所以，本发明采用石墨烯与其他材料复合作为发热材料。
2、石墨烯是现今人们公认的导电率最高、导热强度最大最快的新型材料，远高于碳纤维碳纳米管等一些新材料。本发明以石墨烯为发热原料，与植物纤维复合制作出石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热层，再通过有机硅胶与无纺布棉布等复合制成各种形状，利用石墨烯透明导电特性作为电发热薄膜，具有发热效率高、发热均匀的显著特点。
3、本发明制作的石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热层具有表面电阻率可调的特点，可用于抗静电电路，能有效地将电荷释放掉，同时具有远红外发射和负离子释放的功能，起到净化消毒作用，又起到对人体健康的作用。
4、本发明采用石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热层，可提高导电性、加强导热性，这些指标远远高于碳纤维导电发热性能。
5、本发明石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热层，以植物纤维和石墨烯粉体为主、纳米竹炭纤维和添加剂为辅，经过磨制、混合搅拌、复合炒制、烘干压制、复合后制作而成。
6、与已有的技术相比，本发明技术工艺方案采用了石墨烯粉体与植物纤维更好的结合，复合制成后的石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热层电流分配更加完善，发热更加均匀，稳定性更好。同时，由于加入了纳米竹炭纤维具有远红外和负离子的功能，更加环保、更加健康。而且，竹炭纤维更有黑金之称，在制作过程中经过合理的工艺更加完善，增加辐射量提高，辐射强度言辞制成的成品比现有的产品更有发展。
附图说明
图1为本发明石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板结构示意图。图中，1热熔胶膜；2发热芯；3装饰层；4平衡层。
具体实施方式
如图1所示，本发明石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板，主要包括：热熔胶膜1、发热芯2、装饰层3、平衡层4等，具体结构如下：平衡层4的顶部设置热熔胶膜1，热熔胶膜1的顶部设置发热芯2，发热芯2的顶部设置热熔胶膜1，热熔胶膜1的顶部设置装饰层3，发热芯2为石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。
本发明采用中国发明专利申请(申请号201710096589.3)制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜作为发热芯主体，用于石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板。
所述石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的制备方法，采用植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)等通过磨合、混合、搅拌、抄制、烘干、压制上卷等工序制成。在制作过程中，通过磨合、混合、搅拌如下工序，将植物纤维通过盘磨机进行扫帚化处理后，使其更容易与石墨烯粉体胶液结合，加入石墨烯粉体胶液进行混合、搅拌，再加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)进行搅拌均匀。其具体的制备过程如下：
1、将石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1～5小时后，使石墨烯粉体表面得到充分净化；
2、浸泡时间满足后，加入改性松香胶粉乳液，使石墨烯粉体充分混合，充分搅拌后形成石墨烯粉体胶液，静置备用；
3、将植物纤维用盘磨机磨到有扫帚状出现，将氢氧化钠、植物纤维、水混合，放到搅拌池继续搅拌，形成植物纤维浆；
4、将石墨烯粉体胶液投放到搅拌池中，与植物纤维浆混合搅拌1～5小时，使植物纤维与石墨烯粉体充分结合复合成为一体，使植物纤维得到石墨烯粉体的充分包裹；
5、加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)，继续1～5小时至搅拌均匀，得到用于制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的浆液；
6、混合、搅拌完成后需要检验，检验合格后，经抄制、烘干、压制，形成石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。采用200～300目筛网在所得浆液中10厘米以下深度，取样三次以上，压干水分、光照去除水分，通过目测是否均匀。然后进行电阻测量，要求三次以上阻值之间误差在2～5％内范围之内，电阻率在2～2000Ω·cm范围内，可以根据需要进行调整。
下面，通过实施例对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板的制作工艺，参见中国发明专利申请(公开号：CN103982937A)，其不同之处在于，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的制作过程如下：
采用中国发明专利申请(申请号201710096589.3)制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜作为发热芯主体。
石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，包括植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)和纤维扩散剂，按照重量份数计，植物纤维(如：原木纤维)浆80份，石墨烯粉体胶液10份，纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)7份，纤维扩散剂3份。
植物纤维浆的组成如下，按重量份数计，氢氧化钠5份，植物纤维60份，水35份。石墨烯粉体胶液的组成如下，按重量份数计，石墨烯粉体35份，乙醇水溶液50份，改性松香胶粉乳液15份。在石墨烯粉体中，含有5～10层石墨烯粉体的重量百分比是40％。乙醇水溶液是由纯度85wt％的乙醇和水按15％的重量百分比配合的水溶液。改性松香胶粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：15混合而成的乳液，改性松香为歧化松香。纳米竹炭纤维粉直径为10～100微米、长度10～20微米，纤维扩散剂采用亚甲基二萘磺酸钠。
本实施例中，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的制备过程如下：
(1)、将石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡2小时后，使石墨烯粉体表面得到充分净化；
(2)、浸泡时间满足后，加入改性松香胶粉乳液，使石墨烯粉体充分混合，充分搅拌后形成石墨烯粉体胶液，静置备用；
(3)、将植物纤维用盘磨机磨到有扫帚状出现，将氢氧化钠、植物纤维、水混合，放到搅拌池继续搅拌，形成植物纤维浆；
(4)、将石墨烯粉体胶液投放到搅拌池中，与植物纤维浆混合搅拌3小时，使植物纤维与石墨烯粉体充分结合复合成为一体，使植物纤维得到石墨烯粉体的充分包裹；
(5)、加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉(或纳米远红外负离子粉)，继续2小时至搅拌均匀，得到用于制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的浆液；
(6)、混合、搅拌完成后需要检验，检验合格后，经抄制、烘干、压制，形成石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。采用300目筛网在所得浆液中10厘米以下深度，取样五次，压干水分、光照去除水分，通过目测是否均匀。然后进行电阻测量，要求五次阻值之间误差在2～5％内范围之内。
本实施例石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，电阻率为40至80Ω·cm，可用作柔性导电发热板。采用上述石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜，按需要裁好尺寸，并在两边铆上电极。电极选用铜带10～15毫米宽，厚度选用0.05毫米，将电极铆在石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜上后，待用。

Claims (6)

1.一种石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板，其特征在于，该导电发热板包括热熔胶膜、发热芯、装饰层、平衡层，具体结构如下：
平衡层的顶部设置热熔胶膜，热熔胶膜的顶部设置发热芯，发热芯的顶部设置热熔胶膜，热熔胶膜的顶部设置装饰层，发热芯为石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。
2.按照权利要求1所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板，其特征在于，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜包括：植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉、纤维扩散剂，按照重量份数计，植物纤维浆50～80份，石墨烯粉体胶液10～30份，纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉5～10份，纤维扩散剂2～5份。
3.按照权利要求2所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板，其特征在于，植物纤维浆的组成如下，按重量份数计，氢氧化钠4～6份，植物纤维55～65份，水30～50份；石墨烯粉体胶液的组成如下，按重量份数计，石墨烯粉体30～40份，乙醇水溶液50～60份，改性松香胶粉乳液10～20份；在石墨烯粉体中，含有5～10层石墨烯粉体的重量百分比是30％～50％；乙醇水溶液是由纯度80wt％～90wt％的乙醇和水按10～20％的重量百分比混合的水溶液；改性松香胶粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：(5～15)混合而成的乳液，改性松香为脂松香、氢化松香、歧化松香或聚合松香；纳米竹炭纤维粉直径为10～100微米、长度10～20微米，发射远红外释放负离子数大于6500个/立方厘米；纤维扩散剂采用亚甲基二萘磺酸钠。
4.一种权利要求1至3之一所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板的制作工艺，其特征在于，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的制作过程如下：
采用植物纤维浆、石墨烯粉体胶液、纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉通过磨合、混合、搅拌、抄制、烘干、压制上卷工序制成；在制作过程中，通过磨合、混合、搅拌如下工序，将植物纤维通过盘磨机进行扫帚化处理后，使其更容易与石墨烯粉体胶液结合，加入石墨烯粉体胶液进行混合、搅拌，再加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉进行搅拌均匀，将石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜作为发热芯主体。
5.按照权利要求4所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板的制作工艺，其特征在于，制作石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的具体步骤如下：
(1)将石墨烯粉体经过乙醇水溶液浸泡1～5小时后，使石墨烯粉体表面得到充分净化；
(2)浸泡时间满足后，加入改性松香胶粉乳液，使石墨烯粉体充分混合，充分搅拌后形成石墨烯粉体胶液，静置备用；
(3)将植物纤维用盘磨机磨到有扫帚状出现，将氢氧化钠、植物纤维、水混合，放到搅拌池继续搅拌，形成植物纤维浆；
(4)将石墨烯粉体胶液投放到搅拌池中，与植物纤维浆混合搅拌1～5小时，使植物纤维与石墨烯粉体充分结合复合成为一体，使植物纤维得到石墨烯粉体的充分包裹；
(5)加入纤维扩散剂和纳米竹炭纤维粉或纳米远红外负离子粉，继续1～5小时至搅拌均匀，得到用于制备石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的浆液；
(6)混合、搅拌完成后需要检验，检验合格后，经抄制、烘干、压制，形成石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜。
6.按照权利要求4或5所述的石墨烯复合纤维远红外负离子柔性导电发热板的制作工艺，其特征在于，石墨烯纳米远红外负离子复合纤维导电发热膜的电阻率为40至80Ω·cm。
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