CN108738170A - 石墨烯纳米涂层ptc电加热器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电加热器技术，涉及一种石墨烯纳米涂层PTC电加热器及其制造方法。本发明的方法是：先将组装好的发热体与散热器连接固定；再将石墨烯纳米粉末和液态树脂混合均匀，形成混合液；然后将所述混合液在散热条的表面涂覆并固化。本发明在散热表面涂覆石墨烯纳米涂层，使其具有优异的导热性能、再加工性能、耐高温性能和耐腐蚀性能；同时涂层加工工艺简单、工艺环境较好；此外涂层表面光滑，水汽不易粘附；与现有其它种类涂层的PTC电加热器相比，基于石墨烯纳米涂层的PTC电加热器具有更好的换热性能、更简便的制造工艺、更高的耐腐蚀性能和更低的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于电加热器技术，涉及一种石墨烯纳米涂层PTC电加热器及其制造方法。
背景技术
PTC电加热器具有电热转换效率高、可实现自动恒温和自然寿命长等优点，目前广泛应用于房间加热、浴室加热、空调加热、烘房加热、干衣机、干手器和电控柜加热等场合。上述场合中普遍采用波纹翅片式PTC电加热器，其主要由PTC陶瓷发热芯、铝导热管和铝散热条等构成。在高湿环境中，波纹翅片式PTC电加热器的铝散热条容易吸附积聚水汽，随着使用时间的推移，导热管和散热条表面会由于水汽的存在而加速氧化腐蚀，一方面会导致散热条的松动，另一方面会形成金属氧化物粉末，严重影响PTC电加热器的使用寿命和使用性能。
中国专利（申请号201410593520.8，专利名称“一种防凝露耐腐蚀的PTC电加热器及其制造方法”）公开了一种基于喷涂陶瓷涂料的电加热器及其制造方法，散热条表面的陶瓷涂层虽可防止水汽与金属材料接触，防止引起的腐蚀，但是陶瓷涂层的导热性差，影响了电加热器的换热性能，而且其制造过程中需要表面喷砂处理、表面预热、多层喷涂和长时间固化等工艺，制造方法复杂。
中国专利（申请号201420555906.5，专利名称“一种防氧化粉尘的PTC电加热器元件”）公开了一种通过对铝管、散热条或铝条的表面进行电镀或阳极氧化工艺处理，在铝管、散热条铝条表面形成电镀层或者氧化层，达到PTC电加热器防氧化粉尘的目的，但是电镀或阳极氧化工艺能耗大，而且电镀或阳极氧化工艺本身引起的环保问题不能忽视。此外，还有采用在散热条上喷涂或镀铁氟龙的方法，但原材料成本很高，若同时考虑工艺引起的环境污染治理，产业化使用会增加很多的成本而受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述不足，提供一种能够在PTC电加热器散热条表面形成石墨烯纳米涂层，耐腐蚀、防氧化性能好，散热能力强，且工艺简单的石墨烯纳米涂层PTC电加热器及其制造方法。
本发明的石墨烯纳米涂层PTC电加热器包括具有PTC发热芯的发热体，以及粘贴在发热体表面的散热器，所述散热器的表面涂覆有一层石墨烯纳米涂层。
进一步的，所述发热体表面也涂覆有一层石墨烯纳米涂层。
本发明石墨烯纳米涂层PTC电加热器的一种制造方法是：先将组装好的发热体与散热器连接固定；再将石墨烯纳米粉末和液态树脂混合均匀，形成混合液；然后将所述混合液在散热条的表面涂覆并固化。
本发明的另一种制造方法是：将石墨烯纳米粉末和液态树脂混合均匀，形成混合液；将所述混合液分别涂覆在组装好的发热体表面和散热器表面；涂层固化后将发热体与散热器连接固定。
优选的，所述混合液中，石墨烯的质量为树脂材料的千分之十至千分之十二。
优选的，涂覆的涂层厚度为1-10微米。
优选的，涂层固化在180-250摄氏度温度下进行，固化时间20-30秒。
优选的，涂层固化在室温下进行，固化时间为2-6小时。
本发明的优点在于：加热器散热表面涂覆石墨烯纳米涂层，使其具有优异的导热性能、再加工性能、耐高温性能和耐腐蚀性能；同时涂层加工工艺简单、工艺环境较好；此外涂层表面光滑，水汽不易粘附；与现有其它种类涂层的PTC电加热器相比，基于石墨烯纳米涂层的PTC电加热器具有更好的换热性能、更简便的制造工艺、更高的耐腐蚀性能和更低的生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例一：
石墨烯纳米涂层的PTC电加热器的制造步骤包括：（1）PTC电加热器的制造，将发热体与散热器焊接安装；（2）石墨烯树脂复合材料的制备，将质量百分比为千分之十二石墨烯纳米粉末和水性丙烯酸树脂混合成混合液，然后采用转速为100-200rpm的搅拌器对混合液进行搅拌，搅拌时间为2.5h，最终形成石墨烯树脂混合液；（3）将上一步制备的混合液喷涂在散热器表面，喷涂的涂层厚度为8微米，然后在30摄氏度的室温下自然冷却固化，固化时间为5小时，制造完成。
实施例二：
石墨烯纳米涂层的PTC电加热器的制造步骤包括：（1）分别制造PTC电加热器的发热体和散热器；（2）石墨烯树脂复合材料的制备，将质量百分比为千分之十二石墨烯纳米粉末和水性丙烯酸树脂混合成混合液，采用频率为20-30kHz超声波电泳震动搅拌，最终形成石墨烯树脂混合液；（3）将上一步制备的混合液采用涂布机涂覆在散热器和发热体表面，涂层厚度为8微米，涂层在200摄氏度温度下30秒，完成固化；（4）将带有涂层的发热体和散热器通过焊接或胶层固定连接，制造完成。
对上述实施例制备的产品进行检测，结果如下：
在20度环境温度、60%环境空气相对湿度下，石墨烯纳米涂层的光滑铝表面的静态接触角约为138°至149°之间，而常规聚四氟乙烯涂层的光滑铝表面的静态接触角约为120°，说明石墨烯纳米涂层的光滑铝表面具有更好的疏水性能。
换热性能和常规的聚四氟乙烯涂层相比，石墨烯纳米涂层的比表面积大、导热性能优异，从而具有更好的散热性能。经换热性能测试（相同结构的PTC电加热器、发热功率相同），聚四氟乙烯涂层的铝翅片表面温度要比石墨烯纳米涂层的铝翅片表面温度高2-4摄氏度，说明石墨烯纳米涂层具有更好的散热性能。
Claims (8)
1.一种石墨烯纳米涂层PTC电加热器，包括具有PTC发热芯的发热体，以及粘贴在发热体表面的散热器，其特征是：所述散热器的表面涂覆有一层石墨烯纳米涂层。
2.根据权利要求1所述的石墨烯纳米涂层PTC电加热器，其特征是：所述发热体表面也涂覆有一层石墨烯纳米涂层。
3.一种石墨烯纳米涂层PTC电加热器的制造方法，其特征是：先将组装好的发热体与散热器连接固定；再将石墨烯纳米粉末和液态树脂混合均匀，形成混合液；然后将所述混合液在散热条的表面涂覆并固化。
4.一种石墨烯纳米涂层PTC电加热器的制造方法，其特征是：将石墨烯纳米粉末和液态树脂混合均匀，形成混合液；将所述混合液分别涂覆在组装好的发热体表面和散热器表面；涂层固化后将发热体与散热器连接固定。
5.根据权利要3或4所述的石墨烯纳米涂层PTC电加热器的制造方法，其特征是：所述混合液中，石墨烯的质量为树脂材料的千分之十至千分之十二。
6.根据权利要3或4所述的石墨烯纳米涂层PTC电加热器的制造方法，其特征是：涂覆的涂层厚度为1-10微米。
7.根据权利要3或4所述的石墨烯纳米涂层PTC电加热器的制造方法，其特征是：涂层固化在180-250摄氏度温度下进行，固化时间20-30秒。
8.根据权利要3或4所述的石墨烯纳米涂层PTC电加热器的制造方法，其特征是：涂层固化在室温下进行，固化时间为2-6小时。
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