CN108642893A - 一种三维织物结构电热复合材料 - Google Patents

一种三维织物结构电热复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种三维织物结构电热复合材料：包括具有三维织物结构的织物层和复合在上述织物层上的树脂层，织物层包括保护层、电热层、隔热支撑层和捆绑纱，保护层、电热层和隔热支撑层在竖直方向上依次平行叠设，保护层、电热层和隔热支撑层之间通过捆绑纱进行连接，所述捆绑纱穿设于所述保护层、所述电热层和所述隔热支撑层上，保护层由玄武岩纤维作为编织而成，电热层由铜丝编织而成；隔热支撑层由阻燃涤纶膨体纱维编织而成，捆绑纱由玻璃纤维构成。本发明具有结构整体性好，加热速度快，发热效率高，耐冲击的优点。

Description

一种三维织物结构电热复合材料
技术领域
本发明涉及纺织加工技术领域，特别是涉及一种三维织物结构电热复合材料。
背景技术
目前，现有的电热板材一般是将多层发热材料组成的电热片材的两面直接复合树脂层，以得到具有一定绝缘性和防水性的电热材料，再将电热材料复合在木板或者石材等板材上，上述结构具有如下缺点：由于电热片材的两面均会产生热量的散发，朝地面一侧铺设的电热板材会对地面进行加热，产生了不必要的能耗，减慢了加热速度。此外，由于电热片材是直接复合在树脂层里未经过加强处理，因此电热片材的抗冲击性较差，多层发热材料之间容易产生分层。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种结构整体性好，加热速度快，发热效率高，耐冲击的三维织物结构电热复合材料。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种三维织物结构电热复合材料，其特征在于：包括具有三维织物结构的织物层和复合在上述织物层上的树脂层，设所述织物层平放在地面上时朝向地面的一面为下侧面，所述织物层背向所述地面的一面为上侧面，所述织物层包括保护层、电热层、隔热支撑层和捆绑纱，所述保护层、所述电热层和所述隔热支撑层在竖直方向上依次平行叠设，所述保护层、所述电热层和所述隔热支撑层之间通过捆绑纱进行连接，所述捆绑纱穿设于所述保护层、所述电热层和所述隔热支撑层上；
所述保护层具有保护层经纱和保护层纬纱，所述保护层经纱和所述保护层纬纱均为玄武岩纤维纱线；
所述电热层焊接有导电材料，所述电热层包括电热层经纱和电热层纬纱，所述电热层经纱和所述电热层纬纱都为第一铜丝；
所述隔热支撑层包括隔热支撑层经纱和隔热支撑层纬纱，所述隔热支撑层经纱和所述隔热支撑层纬纱均为阻燃涤纶膨体纱；
所述捆绑纱为玻璃纤维纱线；
所述导电材料为包含有多根第二铜丝的铜丝束；
所述树脂层的层数为两层，两层所述树脂层分别复合在所述织物层的两个侧面上，所述树脂层为环氧树脂层。
进一步的，所述玄武岩纤维纱线的线密度为400-2000tex，所述第一铜丝的直径为0.3-2mm，所述阻燃涤纶膨体纱的线密度为300-2000tex，所述玻璃纤维纱线的线密度300-2000tex，所述第二铜丝的直径为1mm。
进一步的，所述玄武岩纤维的线密度为800tex，所述第一铜丝的直径为1mm，所述阻燃涤纶膨体纱的线密度为1000tex，所述玻璃纤维纱线的线密度为400tex。
本发明还提出一种制备上述任意一项所述的三维织物结构电热复合材料的方法，其特征在于：通过如下步骤进行:
步骤一：选择纱线，选用800tex玄武岩纤维作为保护层经纱和保护层纬纬；选用直径为1mm的铜丝作为电热层经纱和电热层纬纱；选用1000tex阻燃涤纶膨体纱作为隔热支撑层的经纬纱，选用400tex玻璃纤维作为捆绑纱，选择铜丝束作为导电材料，上述铜丝束的每根铜丝的直径为1mm；
步骤二：启动三维织造机，按照步骤一的选择方案在三维织造机的入纱端引入各层经纱和捆绑纱，同步引入各层纬纱开始进行保护层、电热层和隔热支撑层的织造；
步骤三：使用三维织造机织造保护层、电热层和隔热支撑层，再将多段捆绑纱穿设于上述保护层、电热层和隔热支撑层，多段捆绑纱之间相互交织，将上述保护层、电热层和隔热支撑层进行连接，获得三维初织物；
步骤四：使用三维织造机的步进电机卷取步骤三中所获得的三维初织物；
步骤五：重复步骤二至步骤四的织造工序，完成100个循环后下机，获得的基于铜丝的三维结构电热织物，将导电材料与三维结构电热织物进行焊接，获得织物主体；
步骤六：将环氧树脂与固化剂按照体积比例为4：1的关系制成环氧树脂溶液，将步骤五获得的织物主体与环氧树脂溶液进行复合后放入烘箱中，调节烘箱内温度至45摄氏度烘干4个小时；然后温度升至70摄氏度烘干4小时，完成固化。
进一步的，所述步骤五中所获得的织物主体长度为20cm，厚度为0.6cm。
进一步的，所述步骤六中，采用的是手糊成型工艺将步骤五获得的织物主体与环氧树脂溶液进行复合。
采用上述结构后，本发明一种三维织物结构电热复合材料具有以下有益效果：本发明具有三维织物的结构特性，使得织物层具有三维织物结构的整体性好力学结构优良的优点，不容易产生分层，耐冲击性高，此外电热层的两侧设置有玄武岩纤维编织而成的保护层和阻燃涤纶膨体纱编织而成的隔热支撑层，玄武岩纤维具有良好的稳定性、电绝缘性、抗腐蚀性和耐高温性，因此电热层一侧设置的玄武岩纤维保护层可以有效的保护电热层，阻燃涤纶膨体纱具有耐高温以及隔热性高的特点，可以减少电热层向隔热支撑层一侧散发热量，缩短了加热时间使得发热效率更高。
本发明还提出一种制备上述的三维织物结构电热复合材料的方法，具有以下有益效果：步骤简单，织造速度快，易于产业化生产。三维织物与树脂采用手糊方式进行复合，操作简单，耗材成本低，可实现多种曲面形状的复合材料结构。
附图说明
图1为本发明一种三维织物结构电热复合材料的部分剖面结构示意图；
图中：1织物层、11.保护层、12.电热层、13.隔热支撑层、14捆绑纱、2.树脂层。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
一种三维织物结构电热复合材料，包括织物层1和复合在上述织物层上的树脂层2，设织物层1在正常使用状态下平放在地面上时朝向地面的一面为下侧面，织物层1背向所述地面的一面为上侧面，织物层1包括保护层11、电热层12、隔热支撑层13和捆绑纱14，保护层11、电热层12和隔热支撑层13在竖直方向上平行叠设，保护层11和隔热层13分别设置在电热层12的两侧，保护层11、电热层12和隔热支撑层13通过捆绑纱14进行连接固定，捆绑纱13穿设于保护层11、电热层12和隔热支撑层13上；
保护层11具有保护层经纱和保护层纬纱，所述保护层经纱和所述保护层纬纱均为玄武岩纤维纱线，进一步的，保护层11所采用的玄武岩纤维的线密度为400-2000tex，较佳的，在本实施方式中所选择的上述玄武岩纤维的线密度800tex；
电热层12电热层包括电热层经纱和电热层纬纱，所述电热层经纱和所述电热层纬纱都为第一铜丝，进一步的，第一铜丝的直径为0.3-2mm，较佳的，的在本实施方式中第一铜丝的直径为1mm；
电热层12焊接有导电材料，所述导电材料为若干第二铜丝编织而成的铜丝束，较佳的上述若干第二铜丝的直径均为1mmm。
隔热支撑层13包括隔热支撑层经纱和隔热支撑层纬纱，所述隔热支撑层经纱和所述隔热支撑层纬纱均为阻燃涤纶膨体纱，进一步的上述阻燃涤纶膨体纱的线密度为300-2000tex，较佳的在本实施方式中所选择的上述阻燃涤纶膨体纱的线密度为1000tex；
捆绑纱14采用的是玻璃纤维纱线，进一步的，所述玻璃纤维纱线的线密度为300-2000tex，较佳的，在本实施方式中所选择的上述玻璃纤维的线密度为400tex；
树脂层2的层数为两层，两层树脂层2分别复合在织物层1的两个侧面上，具体的树脂层为环氧树脂层。
本发明还提出一种制备上述的三维织物结构电热复合材料的方法，其特征在于：通过如下步骤进行:
步骤一：选择纱线，选用800tex玄武岩纤维作为保护层经纱和保护层纬纬；选用直径为1mm的铜丝作为电热层经纱和电热层纬纱；选用1000tex阻燃涤纶膨体纱作为隔热支撑层的经纬纱，选用400tex玻璃纤维作为捆绑纱，选择铜丝束作为导电材料，上述铜丝束的每根铜丝的直径为1mm；
步骤二：启动三维织造机，按照步骤一的选择方案在三维织造机的入纱端引入各层经纱和捆绑纱，同步引入各层纬纱开始进行保护层、电热层和隔热支撑层的织造；
步骤三：使用三维织造机织造保护层、电热层和隔热支撑层，再将多段捆绑纱穿设于上述保护层、电热层和隔热支撑层，多段捆绑纱之间相互交织，将上述保护层、电热层和隔热支撑层进行连接，获得三维初织物；
步骤四：使用三维织造机的步进电机卷取步骤三中所获得的三维初织物；
步骤五：重复步骤二至步骤四的织造工序，完成100个循环后下机，获得的基于铜丝的三维结构电热织物，将导电材料与三维结构电热织物进行焊接，获得织物主体；
步骤六：将环氧树脂与固化剂按照体积比例为4：1的关系制成环氧树脂溶液，将步骤五获得的织物主体与环氧树脂溶液进行复合后放入烘箱中，调节烘箱内温度至45摄氏度烘干4个小时；然后温度升至70摄氏度烘干4小时，完成固化。
进一步的，所述步骤五中所获得的织物主体长度为20cm，厚度为0.6cm。
进一步的，所述步骤六中，采用的是手糊成型工艺将步骤五获得的织物主体与环氧树脂进行复合，具体的在模具上涂刷环氧树脂溶液，再在其上铺贴一层步骤五中所获得的织物主体，用刷子、压辊或刮刀压挤上述织物主体，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷环氧树脂溶液，在进行步骤六中的加热，最后脱模得到复合材料制品。
上述实施例和附图并非限定本发明的产品形态和式样，任何所述技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (6)

1.一种三维织物结构电热复合材料，其特征在于：包括具有三维织物结构的织物层和复合在上述织物层上的树脂层，设所述织物层平放在地面上时朝向地面的一面为下侧面，所述织物层背向所述地面的一面为上侧面，所述织物层包括保护层、电热层、隔热支撑层和捆绑纱，所述保护层、所述电热层和所述隔热支撑层在竖直方向上依次平行叠设，所述保护层、所述电热层和所述隔热支撑层之间通过捆绑纱进行连接，所述捆绑纱穿设于所述保护层、所述电热层和所述隔热支撑层上；
所述保护层具有保护层经纱和保护层纬纱，所述保护层经纱和所述保护层纬纱均为玄武岩纤维纱线；
所述电热层焊接有导电材料，所述电热层包括电热层经纱和电热层纬纱，所述电热层经纱和所述电热层纬纱都为第一铜丝；
所述隔热支撑层包括隔热支撑层经纱和隔热支撑层纬纱，所述隔热支撑层经纱和所述隔热支撑层纬纱均为阻燃涤纶膨体纱；
所述捆绑纱为玻璃纤维纱线；
所述导电材料为包含有多根第二铜丝的铜丝束；
所述树脂层的层数为两层，两层所述树脂层分别复合在所述织物层的两个侧面上，所述树脂层为环氧树脂层。
2.如权利要求1所述的一种三维织物结构电热复合材料，其特征在于：所述玄武岩纤维纱线的线密度为400-2000tex，所述第一铜丝的直径为0.3-2mm，所述阻燃涤纶膨体纱的线密度为300-2000tex，所述玻璃纤维纱线的线密度300-2000tex，所述第二铜丝的直径为1mm。
3.如权利要求2所述的一种三维织物结构电热复合材料，其特征在于：所述玄武岩纤维的线密度为800tex，所述第一铜丝的直径为1mm，所述阻燃涤纶膨体纱的线密度为1000tex，所述玻璃纤维纱线的线密度为400tex。
4.一种制备权利要求1-3任意一项所述的三维织物结构电热复合材料的方法，其特征在于：通过如下步骤进行:
步骤一：选择纱线，选用800tex玄武岩纤维作为保护层经纱和保护层纬纬；选用直径为1mm的铜丝作为电热层经纱和电热层纬纱；选用1000tex阻燃涤纶膨体纱作为隔热支撑层的经纬纱，选用400tex玻璃纤维作为捆绑纱，选择铜丝束作为导电材料，上述铜丝束的每根铜丝的直径为1mm；
步骤二：启动三维织造机，按照步骤一的选择方案在三维织造机的入纱端引入各层经纱和捆绑纱，同步引入各层纬纱开始进行保护层、电热层和隔热支撑层的织造；
步骤三：使用三维织造机织造保护层、电热层和隔热支撑层，再将多段捆绑纱穿设于上述保护层、电热层和隔热支撑层，多段捆绑纱之间相互交织，将上述保护层、电热层和隔热支撑层进行连接，获得三维初织物；
步骤四：使用三维织造机的步进电机卷取步骤三中所获得的三维初织物；
步骤五：重复步骤二至步骤四的织造工序，完成100个循环后下机，获得的基于铜丝的三维结构电热织物，将导电材料与三维结构电热织物进行焊接，获得织物主体；
步骤六：将环氧树脂与固化剂按照体积比例为4：1的关系制成环氧树脂溶液，将步骤五获得的织物主体与环氧树脂溶液进行复合后放入烘箱中，调节烘箱内温度至45摄氏度烘干4个小时；然后温度升至70摄氏度烘干4小时，完成固化。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤五中所获得的织物主体长度为20cm，厚度为0.6cm。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤六中，采用的是手糊成型工艺将步骤五获得的织物主体与环氧树脂溶液进行复合。
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