CN107124778A - 远红外电热膜、远红外电热膜的制作工艺以及电热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种远红外电热膜、远红外电热膜的制作工艺以及电热器，其中的远红外电热膜采用了远红外电热膜的制作工艺由包括石墨烯、二氧化锡以及氧化铟的混合液涂抹于高温基体而成。所制成的远红外电热膜电热转化效率高，升温快速，能达到很高的温度，并且其所发射出来的远红外线大多集中在对人体有益的4~18nm内；其所制成的电热器由于集成了该电热膜的长处，所以节能、环保，高效健康。
Description
技术领域
本发明涉及电热器领域，尤其涉及一种电热器发热部件，以及该部件的制作工艺和电热器本身。
背景技术
相较于传统的导电发热材料（如金属导体材料），近年来被研发出来的电热膜由于其具备电热转换效率高，使用寿命长，且其会发射出远红外线等的优点而日益受到人们的关注。
其中，电热膜的制热原理是：其在电场的作用下，发热体中的分子团产生“布朗运动”，分子之间产生剧烈的碰撞和摩擦，产生的热能主要以远红外辐射和辅助的对流的形式对外传递。根据科学研究，波长为8~14um波长的远红外线与人体放射的波段相同，而相同波长的远红外线对人体具有良好的理疗效果，所以把该波段的远红外线成为“生命之光”，此射线还可以与水分形成共振效应，使不容易被人吸收的大水分子团产生共振使其分子团解聚，重新组合成较小的水分子团，（即水分子被活化、离子化），在这过程中使吸附在水分子团表面的污物质得以去除，此被照射的水更利于人体健康。
对于电热膜的种类和电热膜的制作方法层出不穷。
而现有技术的电热膜大多不仅工作温度低，所要求通电的功率高，制作电热膜配方成分复杂；而且工作的时候其发射出来的远红外线密度低，波长不稳定，或者主要的波长并非集中在4~18nm。
发明内容
本发明的一目的为，提供一种远红外电热膜，远红外线电热膜的制作工艺、以及电热器。
本发明的另一目的为，提供一种远红外电热膜、远红外电热膜的制作工艺以及电热器，将由发明人多次试验和筛选出的简单配方烧结于基体形成电热膜，此电热膜通电后可快速升温，不仅可以达到的温度高的目的，而且其可以稳定的放射出远红外线。
根据本发明的一个方面，提供了一种远红外电热膜，远红外电热膜的组分按质量分数包括石墨烯48.1%~69.6%，二氧化锡7.4%~21.7%，氧化铟3.5%~13.6%，固化剂13.3%~27.3%。
优选地，各组分按质量分数为石墨烯62.5%，二氧化锡12.5%，氧化铟4.2%，固化剂20.8%。
以上电热膜设置电极通电后可以发热，作为一电热膜，其具有发热效率高，升温快的优点；另外，其还可以发射出波长为4~18nm的远红外线。
另一方面，提供了一种远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，分别按质量百分比称取石墨烯13%~16%，二氧化锡2%~5%，氧化铟1%~3%，去离子水65%~72%，冰醋酸1%~2%，无水乙醇3%~5%，固化剂4%~6%，并且将所称取的各成分混合制成浆料待用；
将电热膜所要附着的基体加热；
将所制成的浆料涂抹于经过加热的高温基体上；
涂抹有浆液的高温基体冷却。
在此，涂抹的目的是使浆液均匀附着于高温的基体上，在基体的高温外表下，浆液成分附着于高温的基体上，冷却后形成一层电热膜。此外，以上基体的加热和制浆料的步骤中没有没有顺序的讲究，可以先加热后制浆料也可以先制作浆料后加热基体或者二者同时进行。
在一些实施方式中，各组分的原料按重量具体配比为：石墨烯15%，二氧化锡3%，氧化铟1%，去离子水70%，冰醋酸1%，无水乙醇5%，固话剂5%。经试验表明，各个组分质量比在此具体数值内所制成的电热膜的发热效率更好，波长为4~18nm的远红外线密度更高和辐射更稳定。
在一些实施方式中，带附着有组分的基体冷成电热膜后，于电热膜上两端镀银，并且设置电极。可以想象，为了实现通电的目的，也可通过物理方法，比如可以通过在制作完成后的电热膜上打孔插入金属导体而做成电极，或者通过拧入螺钉形成电极。
在一些实施方式中，待首次涂抹有远红外电热膜的基体冷却后，重复加热该基体并将所制成的浆料再次涂抹于加热后的高温基体上，然后冷却，如此重复至少一次。重复于高温的基体上涂抹所制得的浆料，可以增加电热膜的厚度，有利于增加发热效果，有利于得到更稳定波长的远红外线。
在一些实施方式中，基体为绝缘陶瓷、玻璃或者绝缘金属中的一种。
在一些实施方式中，被加热基体的温度为700℃~900℃，其中，750℃，850℃下的效果更佳。
在一些实施方式中，采用喷涂、沉积或者蒸镀方法中的一种使浆液附着于基体上。由此，可以使浆液更均匀地分布于基体上，也更容易得到纳米级厚度的电热膜。
在一些实施方式中，固化剂为氟硼酸、氧化铝、氯化镉的一种或多种。
本发明还提供了一种电热器，该电热器壁上制作有采用上述工艺做成的远红外电热膜。该电热器可以是电热烹饪容器，电暖仪器以及其他电加热仪器，该远红外电热膜按照需要，可以设在电热器的侧壁，也可以设置底部或者内部或者外部。
附图说明
图1为本发明一实施方式的相对辐射能谱曲线图；
图2为本发明另外一实施方式的相对辐射能谱曲线图；
图3为本发明另一实施方式的相对辐射能谱曲线图；
图4为本发明另一实施方式的相对辐射能谱曲线图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。为了便于说明，本实施例将制作远红外线电热膜的工艺过程细分成若干个步骤，这只是一个实施例，其中有的步骤顺序可以变换或者可以同时进行。
制作原始配方为按质量百分占比包括以下组分，石墨烯13%~16%，二氧化锡2%~5%，氧化铟1%~3%，去离子水60%~76%，冰醋酸1%~2%，无水乙醇3%~5%，固化剂4%~6%。待这些配方混合制成浆液后喷涂或者涂抹于高温基体后，由于高温的环境，配方中的起到溶剂和分散作用的液体成分（去离子水65%~72%，冰醋酸1%~2%，无水乙醇3%~5%）将消失，剩下的是一层分别由石墨烯，二氧化锡，氧化铟，固化剂组成的电热膜；其除去原来配方中的液体成分后，所剩下的质量分数在所形成的电热膜中，组分按质量分数分别为石墨烯48.1%~69.6%，二氧化锡7.4%~21.7%，氧化铟3.5%~13.6%，固化剂13.3%~27.3%。
其中，各组分按质量分数为石墨烯62.5%，二氧化锡12.5%，氧化铟4.2%，固化剂20.8%所组成的电热膜效果更佳。
实施例一
本实施例远红外电热膜，一种远红外电热膜的制作工艺，其原料按质量百分占比包括以下组分，石墨烯13%~16%，二氧化锡2%~5%，氧化铟1%~3%，去离子水60%~76%，冰醋酸1%~2%，无水乙醇3%~5%，固化剂4%~6%；
步骤如下：
S01：称重，分别按质量百分比称取石墨烯13%~16%，二氧化锡2%~5%，氧化铟1%~3%，去离子水60%~76%，冰醋酸1%~2%，无水乙醇3%~5%，固化剂4%~6%；
S02：混合，将S01步骤所称重的各组分混合成浆料，搅拌均匀，待用；
S03：加热基体，将电热膜所要附着的基体加热；
S04：涂抹，将步骤S02所制成的浆料喷涂于步骤S03中的高温的基体上；
S05：冷却，涂抹有浆液的高温基体冷却。
为了增加电热膜的厚度，使浆液成分充分，足够量地附着于基体上，在基体被涂抹一次浆液冷却后，可以重新将该基体加热（700℃~900℃），再涂抹浆液然后冷却，以上过程可以按照需要多重复几次，以3~5为佳。按照以上质量占比范围内的成分制作成的电热膜，设置电极后，经过试验检测，其电-热辐射转换率达到70％~90％，所辐射出来的远红外线如图1所示，由此可见，远红外的波长大多能集中在4~18nm范围内。
（注意：以上检测的测试环境为：20℃ 50%RH 通电功率500W，参照GB/T 7287-2008标准测试）
实施例二：
本实施例提供的一种制备远红外电热膜的方法如下：
S01：称重，分别称取重量占比为13％的石墨烯，重量占比为2％的二氧化锡，重量占比为1％的氧化铟，重量占比为1％的冰醋酸，重量占比为3％的无水乙醇，重量占比为4％的固化剂，去离子水76％。
S02：混合，将S01步骤所称重的各组分混合成浆料，搅拌均匀，待用；
S03：加热基体，将电热膜所要附着的基体加热；
S04：涂抹，将步骤S02所制成的浆料喷涂于步骤S03中的高温的基体上。
S05：冷却，涂抹有浆液的高温基体冷却。
所制得的远红外电热板，接上电极以及导线，可以采用银镀法接上电极也可以使用丝印银浆后烧结的方法接上电极，此为本领域技术技术人员所知，在此不再累述。按照GB/T 7287-2008 《红外辐射加热器实验方法》测试的数据如下：
图2为该实施例的相对辐射能谱曲线图，由图可见，对该实施例所成型的电热板进行远红外线检测时，其所辐射出来的远红外线波长集中在4~8nm之间。
（注意：以上检测的测试环境为：20℃ 50%RH 通电功率500W）
实施例三：
本实施例提供的一种制备远红外电热膜的方法如下：
S01：称重，分别称取重量占比为15％的石墨烯，重量占比为3％的二氧化锡，重量占比为1％的氧化铟，重量占比为1％的冰醋酸，重量占比为5％的无水乙醇，重量占比为5％的固化剂，去离子水70％。
S02：混合，将S01步骤所称重的各组分混合成浆料，搅拌均匀，待用；
S03：加热基体，将电热膜所要附着的基体加热；
S04：涂抹，将步骤S02所制成的浆料喷涂于步骤S03中的高温的基体上。
S05：冷却，涂抹有浆液的高温基体冷却。
所制得的远红外电热板，接上电极以及导线，可以采用银镀法接上电极也可以使用丝印银浆后烧结的方法接上电极，此为本领域技术技术人员所知，在此不再累述。按照GB/T 7287-2008 《红外辐射加热器实验方法》测试的数据如下：
图3为该实施例的相对辐射能谱曲线图，由图可见，对该实施例所成型的电热板进行远红外线检测时，其所辐射出来的远红外线波长集中在4~8nm之间。
（注意：以上检测的测试环境为：20℃ 50%RH 通电功率500W）
实施例四：
本实施例提供的一种制备远红外电热膜的方法如下：
S01：称重，分别称取重量占比为16％的石墨烯，重量占比为5％的二氧化锡，重量占比为3％的氧化铟，重量占比为2％的冰醋酸，重量占比为5％的无水乙醇，重量占比为6％固化剂，去离子水63％。
S02：混合，将S01步骤所称重的各组分混合成浆料，搅拌均匀，待用；
S03：加热基体，将电热膜所要附着的基体加热；
S04：涂抹，将步骤S02所制成的浆料喷涂于步骤S03中的高温的基体上；
S05：冷却，涂抹有浆液的高温基体冷却。
所制得的远红外电热板，接上电极以及导线，可以采用银镀法接上电极也可以使用丝印银浆后烧结的方法接上电极，此为本领域技术技术人员所知，在此不再累述。按照GB/T 7287-2008 《红外辐射加热器实验方法》测试的数据如下：
图3为该实施例的相对辐射能谱曲线图，由图可见，对该实施例所成型的电热板进行远红外线检测时，其所辐射出来的远红外线波长集中在4~8nm之间。
（注意：以上检测的测试环境为：20℃ 50%RH 通电功率500W）
以上所制的石墨烯、二氧化锡以及氧化铟粉末颗粒大小以20~60nm为佳。具体的石墨烯制作方法可以采用机械剥离法、氧化 - 还原法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和剥离碳纳米管法等，此为本领域公知常识，在此不再累赘。
由本发明可以应用于电热器，诸如电热壶、电饭锅等烹饪容器上，也可以运用在需要取暖的场所，当取暖片用。以上应用，其温度的控制以及调节则可以结合现有的电子技术实现，此为本领域的公知常识，在此不再累赘。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种远红外电热膜，其特征在于，所述远红外电热膜的组分按质量分数包括石墨烯48.1%~69.6%，二氧化锡7.4%~21.7%，氧化铟3.5%~13.6%，固化剂13.3%~27.3%。
2.根据权利要求1所述的远红外电热膜，其特征在于，各组分按质量分数为石墨烯62.5%，二氧化锡12.5%，氧化铟4.2%，固化剂20.8%。
3.远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，分别按质量百分比称取石墨烯13%~16%，二氧化锡2%~5%，氧化铟1%~3%，去离子水65%~72%，冰醋酸1%~2%，无水乙醇3%~5%，固化剂4%~6%，并且将所称取的各成分混合制成浆料待用；
将电热膜所要附着的基体加热；
将所制成的浆料附着于经过加热的高温基体上；
附着有浆液的高温基体冷却。
4.根据权利要求3所述的远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，所述各组分的原料按重量具体配比为：石墨烯15%，二氧化锡3%，氧化铟1%，去离子水70%，冰醋酸1%，无水乙醇5%，固话剂5%。
5.根据权利要求3所述的远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，于冷却而形成的电热膜上两端镀银，并且设置电极。
6.根据权利要求3所述的远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，待首次涂抹有远红外电热膜的基体冷却后，重复加热基体并将所制成的浆料附着于加热后的高温基体同样的地方上，然后冷却，如此重复至少一次。
7.根据权利要求3~6中任一项所述的远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，所述基体为绝缘陶瓷、玻璃或者绝缘金属中的一种。
8.根据权利要求3~6中任一项所述的远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，所述被加热基体的温度为700℃~900℃。
9.根据权利要求3~6中任一项所述的远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，采用喷涂、沉积或者蒸镀方法将浆液附着于基体上。
10.根据权利要求3~6中任一项所述的远红外电热膜的制作工艺，其特征在于，所述固化剂为氟硼酸、氧化铝、氯化镉中的一种或多种。
11.电热器，其特征在于，所述电热器壁上制作有采用权利要求3~6中任一项的工艺做成的远红外电热膜。
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