CN108882408A - 一种三维填充结构电热复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种三维填充结构电热复合材料，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，织物层包括电热层、隔热层、支撑层和捆绑纱，电热层、隔热层和支撑层之间通过捆绑纱进行连接，捆绑纱穿设于保护层、电热层和隔热支撑层上；电热层焊接有导电材料，电热层为由包裹有玄武岩纤维的铜丝作为经纱和纬纱编织而成的面料层；隔热层为酚醛树脂发泡材料层；支撑层为由玻璃纤维编织而成的面料层；捆绑纱为玻璃纤维；树脂层的层数为两层，两层树脂层分别复合在织物层的两个侧面上，树脂层为不饱和聚酯树脂层，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

一种三维填充结构电热复合材料
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填充结构电热复合材料。
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：
一种三维填充结构电热复合材料，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，所述织物层包括电热层、隔热层、支撑层和捆绑纱，所述电热层、所述隔热层和所述支撑层在竖直方向上平行叠设，所述隔热层位于所述电热层的下方，所述支撑层设置在所述隔热层的下方，所述电热层、所述隔热层和所述支撑层之间通过捆绑纱进行连接，所述捆绑纱穿设于所述电热层、所述隔热层和所述支撑层上；
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包裹有玄武岩纤维的第一铜丝；
所述隔热层为酚醛树脂发泡材料层；
所述支撑层包括支撑层经纱和支撑层纬纱，所述支撑层经纱和所述支撑层纬纱都为第一玻璃纤维纱线；
所述捆绑纱为第二玻璃纤维纱线；
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，所述树脂层为不饱和聚酯树脂层。
进一步的，所述第一铜丝的直径为0.3-2mm，包裹在所述第一铜丝上的所述玄武岩纤维的线密度为300-2000tex，所述第一玻璃纤维纱线的线密度为300-2000tex，所述第二玻璃纤维纱线的线密度为300-2000tex，所述第二铜丝的直径都为1mm。
进一步的，所述第一铜丝的直径为1mm，包裹在所述第一铜丝上的所述玄武岩纤维的线密度为300tex，所述第一玻璃纤维纱线的线密度为400tex，所述第二玻璃纤维纱线的线密度为400tex。
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，选择包裹有300tex玄武岩纤维的第一铜丝作为电热层经纱和电热层纬纱，所述第一铜丝的直径为1mm；选择第一玻璃纤维纱线作为支撑层经纱和支撑层纬纱，所述第一玻璃纤维纱线密度为400tex，选择第二玻璃纤维纱线作为捆绑纱，所述第二玻璃纤维纱线密度为400tex，选择包含有多根第二铜丝的铜丝束作为导电材料，所述第二铜丝的直径都为1mm，排布电热层经纱、电热层纬纱、支撑层经纱和支撑层纬纱；
步骤二：按照步骤一的选择方案使用三维织造机的引纬装置引入各层纬纱，再同步引入各经纱以及捆绑纱；
步骤三：在三维织造机的进料端引入隔热层材料；
步骤四：启动三维织造机，使用三维织造机织造电热层和支撑层同时将隔热层嵌设于电热层和支撑层之间，再将多段捆绑纱穿设于上述电热层、支撑层和隔热层，多段捆绑纱之间相互交织，将上述电热层、支撑层和隔热层进行连接，获得三维初织物；
步骤五：使用三维织造机的步进电机卷取织步骤四获得的三维初织物；
步骤六：重复步骤二至步骤五的织造工序，完成50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。
步骤七：将不饱和聚酯树脂与固化剂按照体积比例为10：3的关系制成不饱和聚酯树脂溶液，将步骤六获得的织物主体与不饱和聚酯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，完成固化获得三维织物结构电热复合材料。
进一步的，所述步骤六中所获得的织物主体长度为20cm，厚度为0.8cm，其中电热层厚度0.2cm，隔热层厚度0.2cm，支撑层厚度0.4cm。
进一步的，所述步骤七中，采用的是手糊成型工艺将步骤六获得的织物主体与不饱和聚酯树脂溶液进行复合。
采用上述结构后，本发明一种三维填充结构电热复合材料具有以下有益效果：采用具有三维织物结构的织物层，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，此外电热层的下方上设置有酚醛树脂发泡材料组成的隔热层以及玻璃纤维编织而成的支撑层，由于酚醛树脂发泡材料具有良好的保温和防火性能，可以减少电热层向隔热层一侧散发热量，缩短了加热时间使得发热效率更高，同时玻璃纤维具有良好的柔韧性和刚性，可以为加热层和隔热层提供良好的支撑，进一步增强织物层的耐冲击性。
本发明还提出一种制备上述的三维填充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为本发明一种三维填充结构电热复合材料的纵向剖面结构示意图；
图中：1.织物层、11.电热层、12.隔热层、13.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。
如图1所示的一种三维填充结构电热复合材料，包括具有三维织物结构的织物层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包括电热层11、隔热层12、支撑层13和捆绑纱14，电热层11、隔热层12和支撑层13在竖直方向上平行叠设，隔热层12位于电热层11的下方，支撑层13设置在隔热层12的下方，电热层11、隔热层12和支撑层13之间通过捆绑纱14进行连接，捆绑纱14穿设于电热层11、隔热层12和支撑层13上。
电热层11焊接有导电材料，所述导电材料为铜丝束，所述导电材料用于与外部电源进行连接。
具体的电热层11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包裹有玄武岩纤维的第一铜丝；电热层11为由所述电热层经纱和所述电热层纬纱编织而成的面料层；
隔热层12为酚醛树脂发泡材料层；
支撑层13包括支撑层经纱和支撑层纬纱，所述支撑层经纱和所述支撑层纬纱都为第一玻璃纤维纱线，支撑层13为由所述支撑层经纱和所述支撑层纬纱编织而成的面料层；
捆绑纱14为第二玻璃纤维纱线；
树脂层2的层数为两层，所述树脂2层分别复合在织物层1的上下两个侧面上，树脂层2为不饱和聚酯树脂层。
进一步的，所述第一铜丝的直径为0.3-2mm，包裹在所述第一铜丝上的所述玄武岩纤维的线密度为300-2000tex，第一玻璃纤维纱线的线密度为300-2000tex，第二玻璃纤维纱线的线密度为300-2000tex，所述第二铜丝的直径为1mm。
较佳的，所述第一铜丝的直径为1mm，包裹在所述第一铜丝上的所述玄武岩纤维的线密度为300tex，第一玻璃纤维纱线的线密度为400tex，第二玻璃纤维纱线的线密度为400tex。
本发明还提出一制备上述三维织物结构电热复合材料的方法，使用三维织物编织机和烘箱通过如下步骤进行:
步骤一：选择纱线，选择包裹有300tex玄武岩纤维的第一铜丝作为电热层经纱和电热层纬纱，所述第一铜丝的直径为1mm；选择第一玻璃纤维纱线作为支撑层经纱和支撑层纬纱，所述第一玻璃纤维纱线密度为400tex，选择第二玻璃纤维纱线作为捆绑纱，所述第二玻璃纤维纱线密度为400tex，选择包含有多根第二铜丝的铜丝束作为导电材料，所述第二铜丝的直径都为1mm，排布电热层经纱、电热层纬纱、支撑层经纱和支撑层纬纱；
步骤二：按照步骤一的选择方案使用三维织造机的引纬装置引入各层纬纱，再同步引入各经纱以及捆绑纱；
步骤三：在三维织造机的进料端引入隔热层材料；
步骤四：启动三维织造机，使用三维织造机织造电热层和支撑层同时将隔热层嵌设于电热层和支撑层之间，再将多段捆绑纱穿设于上述电热层、支撑层和隔热层，多段捆绑纱之间相互交织，将上述电热层、支撑层和隔热层进行连接，获得三维初织物；
步骤五：使用三维织造机的步进电机卷取织步骤四获得的三维初织物；
步骤六：重复步骤二至步骤五的织造工序，完成50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。
步骤七：将不饱和聚酯树脂与固化剂按照体积比例为10：3的关系制成不饱和聚酯树脂溶液，将步骤六获得的织物主体与不饱和聚酯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，完成固化获得三维织物结构电热复合材料。
所述步骤六中所获得的织物主体长度为20cm，厚度为0.8cm，其中电热层厚度0.2cm，隔热层厚度0.2cm，支撑层厚度0.4cm。
进一步的，所述步骤七中，采用的是手糊成型工艺将步骤六获得的织物主体与不饱和聚酯树脂进行复合，具体的在模具上涂刷环不饱和聚酯树脂溶液，再在其上铺贴一层步骤六获得的织物主体，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)

1.一种三维填充结构电热复合材料，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，所述织物层包括电热层、隔热层、支撑层和捆绑纱，所述电热层、所述隔热层和所述支撑层在竖直方向上平行叠设，所述隔热层位于所述电热层的下方，所述支撑层设置在所述隔热层的下方，所述电热层、所述隔热层和所述支撑层之间通过捆绑纱进行连接，所述捆绑纱穿设于所述电热层、所述隔热层和所述支撑层上；
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包裹有玄武岩纤维的第一铜丝；
所述隔热层为酚醛树脂发泡材料层；
所述支撑层包括支撑层经纱和支撑层纬纱，所述支撑层经纱和所述支撑层纬纱都为第一玻璃纤维纱线；
所述捆绑纱为第二玻璃纤维纱线；
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，所述树脂层为不饱和聚酯树脂层。
2.如权利要求1所述的一种三维填充结构电热复合材料，其特征在于：所述第一铜丝的直径为0.3-2mm，包裹在所述第一铜丝上的所述玄武岩纤维的线密度为300-2000tex，所述第一玻璃纤维纱线的线密度为300-2000tex，所述第二玻璃纤维纱线的线密度为300-2000tex，所述第二铜丝的直径都为1mm。
3.如权利要求2所述的一种三维填充结构电热复合材料，其特征在于：所述第一铜丝的直径为1mm，包裹在所述第一铜丝上的所述玄武岩纤维的线密度为300tex，所述第一玻璃纤维纱线的线密度为400tex，所述第二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，选择包裹有300tex玄武岩纤维的第一铜丝作为电热层经纱和电热层纬纱，所述第一铜丝的直径为1mm；选择第一玻璃纤维纱线作为支撑层经纱和支撑层纬纱，所述第一玻璃纤维纱线密度为400tex，选择第二玻璃纤维纱线作为捆绑纱，所述第二玻璃纤维纱线密度为400tex，选择包含有多根第二铜丝的铜丝束作为导电材料，所述第二铜丝的直径都为1mm，排布电热层经纱、电热层纬纱、支撑层经纱和支撑层纬纱；
步骤二：按照步骤一的选择方案使用三维织造机的引纬装置引入各层纬纱，再同步引入各经纱以及捆绑纱；
步骤三：在三维织造机的进料端引入隔热层材料；
步骤四：启动三维织造机，使用三维织造机织造电热层和支撑层同时将隔热层嵌设于电热层和支撑层之间，再将多段捆绑纱穿设于上述电热层、支撑层和隔热层，多段捆绑纱之间相互交织，将上述电热层、支撑层和隔热层进行连接，获得三维初织物；
步骤五：使用三维织造机的步进电机卷取织步骤四获得的三维初织物；
步骤六：重复步骤二至步骤五的织造工序，完成50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；
步骤七：将不饱和聚酯树脂与固化剂按照体积比例为10：3的关系制成不饱和聚酯树脂溶液，将步骤六获得的织物主体与不饱和聚酯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，完成固化获得三维织物结构电热复合材料。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤六中所获得的织物主体长度为20cm，厚度为0.8cm，其中电热层厚度0.2cm，隔热层厚度0.2cm，支撑层厚度0.4cm。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤七中，采用的是手糊成型工艺将步骤六获得的织物主体与不饱和聚酯树脂溶液进行复合。
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