CN109121233A - 一种纳米碳素材料电热膜片及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料加工领域，具体是指一种纳米碳素材料电热膜片及安装方法,所述纳米碳素材料电热膜片由纳米碳素材料电发热膜、电极、绝缘层三个部分构成,本发明在电热膜片安装时，在混凝土中加入魔芋精粉、改性滑石粉等制得的发泡复合材料，增加了该复合材料的热稳定性，保温隔热效果好、耐高温、隔音效果好。
Description
技术领域
本发明涉及电发热材料领域，具体是一种纳米碳素材料电热膜片及安装方法。
背景技术
电发热材料从电的发明开始就有了电发热材料，目前广泛使用的电发热材料主要有金属电阻电热材料(金属电阻丝等)、非金属电阻电热材料(石墨棒、石墨布等)，电发热材料总是向着制作简单、节能、耐压范围大，使用寿命延长的目标发展，特别是节能是目前人们最为关注的参数，近年来，人们研制出了电发热膜，由于这种电发热材料一般都具有较高的电热转换率，使用寿命比金属电阻电发热材料高，制备方法比较简单，并且许多电热膜都具有柔软性等特点，电发热膜已成为电发热材料中的一个发展方向。从目前已有的电发热膜的情况来看，主要有两类：一类是硬膜，即膜不具有柔软性，成为片状或者板状，如用碳纤维分布在热固性树脂中制成的电发热膜；将金属压成薄条状压封在绝缘材料(如云母等)中制成的金属电发热膜等等；另一类是柔软膜，即膜具有良好的柔软性，如将电发热材料通过视网印刷等等方法将电发热材料嵌入绝缘材料中制成的电发热膜等等，对于硬膜电发热材料，具有使用温度较高(最高使用温度可达900℃左右)的特点，但它的电热转换率相对较低(一般不大于80％)，不柔软，许多情况下不能使用；柔软性电发热膜一般都具有较高的电热转换率(可大于80％)，所以很受重视，但这种电发热膜目前一般最高使用温度都在100℃以下。电发热膜的使用温度以及电热转换率之间的不匹配导致在电发热材料中还不能大规模的使用。
申请号为CN200710202389.8公开了碳素材料电热地膜及其制造方法和安装方法,通过将电发热膜材料的选择以及电阻、预溶膜的厚度、电热地膜的大小进行控制，从而将电热地膜的使用温度控制在50-55℃，然而该电热膜片的可能还存在保温、隔热、隔音效果不佳等问题。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供了一种纳米碳素材料电热膜片及安装方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：一种纳米碳素材料电热膜片及安装方法由纳米碳素材料电发热膜、电极、绝缘层三个部分构成。
进一步的，所述纳米电发热膜制作方法包括以下步骤：(1)涂布用浆料的制作：先将粘结剂用该粘结剂的专用稀释剂稀释，同时加入炭黑分散剂，分散均匀后，依次加入电发热粉分散0.5～1小时，再将分散后的浆料放入三滚机或砂磨机中进行辊压或砂磨，辊压(或砂磨)后再放入分散机中分散0.5～1小时，制得合格的涂布用浆料；(2)烘干、涂布；将制好的浆料用涂布机将浆料均匀涂布在玻璃纤维布上并烘干，每次涂布的厚度以涂膜不开裂为益，可多次涂布，直到达到规定厚度为止；(3)稳定化处理：涂布好的电发热膜放入其最高使用温度加20℃(低温膜100℃、中温膜220℃、中偏高温膜370℃)下保温3小时稳定化处理，最后按要求裁成所需形状、尺寸即可,本发明是采用纳一微级石墨碳粉、导电炭黑作为电发热膜的电发热主体材料，我们将这两种碳素粉体材料简称为电发热粉；用三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛作为稳定剂。用乳态氯丁橡胶作为低温型电发热膜的粘结剂，高温硅胶作为中温型电发热膜的粘结剂，高温酚醛树脂作为中偏高温型电发热膜粘结剂、载体采用玻璃纤维布，并且适量加入一些炭黑专用分散剂以利于石墨、炭黑的分散；对玻璃纤维布的选择，要根据采用的粘结剂与玻璃纤维布的粘结剂特点来选用，要选择与所选粘结剂粘结强度高的玻璃纤维布,最后在制造电热膜片过程中，通过对电热膜片电阻大小、规格，绝缘层材料以及生产中个参数的控制，将电热膜片的发热温度控制在80-150℃之间，可调节发热温度范围进一步增大，使用人群变大；其次在对电热膜片进行安装时，在将电热膜片放入由两层石棉板形成的保温层中，该石棉中的中加入由改性滑石粉、魔芋精粉等制作的发泡剂，增加了混凝土的热稳定性、隔热效果、耐火能力。
进一步的，所述电发热粉组成按照如下重量份计：石墨粉30％～70％，导电炭黑30％～70％。
进一步的，所述炭黑分散剂包括DP-983、928中的一种或者两种。
进一步的，所述碳素材料电热膜片加工方法包括以下步骤：(1)首先以墙面瓷砖形状和大小确认电热膜片的大小,随后将绝缘层剪剪裁成与电热膜片相同大小的形状，然后进一步将电发热剪裁成比电热膜片小1-2cm的电热膜条，最后将电热膜条按顺序排列在绝缘层之间；(2)然后以双导电铜箔作为电极，利用双导电铜箔上的导电胶将电极、电热膜条、绝缘层固定,并在绝缘层中间加上加少量的高温胶初步固定，绝缘层之间的间隙为1.5-3cm；(3)最后将固定好的绝缘层放入热压机中进行塑封，塑封的温度和压力按照绝缘层塑封工艺规定执行，塑封后地热膜片制作完成。
进一步的，所述电热膜片带电阻为200-300Ω,大小为600×600。
进一步的，所述电热膜条由电热膜片剪裁而成，其中电热膜条发热温度为80-150℃,电阻为700Ω-800Ω，长度为2-4cm，宽度根据碳素材料电发热膜的电阻来决定,通过将不锈钢夹夹住电热膜片的宽度作为电极，通电后测量电热膜长条的表面温度，表面温度在80-150℃之间为宜，温度过高则减小宽度，反之则增加宽度，最终确定电热膜条的长度和宽度。
进一步的，所述电极一般选择0.3-0.7㎜厚度、5-10㎜宽度的双导电铜箔作为电极，将两根4㎜2的铜导线剥去一端绝缘层(约0.8-1㎝)，将散开平铺在两电极上，用导电银浆粘牢，然后利用双导电铜箔上的导电胶将电极、电热膜条、绝缘材料预熔片固定。
进一步的，所述纳米碳素材料电热膜片的安装方法包括以下步骤，首先在要安装电热膜片的房间墙壁用水泥铺平、刮光，再铺上一层添加有发泡复合材料的石棉板，将碳素材料电热膜片顺序平铺在墙面上，每两排碳素材料电热膜片之间放一根绝缘导线管，电热膜片电极的导线通过绝缘导线管引出；然后将石棉铺在电热膜片上，再用水泥将墙壁抹平。
进一步的，所述发泡复合材料由马来酸酐接枝聚丙烯、魔芋精粉、小麦粉在茶皂素浸提液中充分混合之后超声震荡，发酵、保温然后加入润滑剂、改性滑石粉放入高速混合机中混合10min,得到预混料，然后将预混料在185℃下混练15min,将混练产物粉碎，与发泡剂注塑成型即可。
综上所述，本发明的有益效果在于：
1、碳素材料电热膜电热转换高达99％以上，可根据用户不同要求，生产低温型(最高使用温度80℃左右)、中温型(最高使用温度在200℃左右)、中偏高温型(最高使用温度在350℃左右)的电发热膜，还可根据用户使用环境不同，通过调整材料配方，生产出使用3.6V～650V的不同电压的电发热膜节能、环保、陈本低；
2、本发明的热源采用电能加热，环保效果好，不使用油料，无污染，符合国家能源使用方向，工艺简单，易于大规模生产和推广；
3、本发明保留了原来柔软性电热膜电热转化率高、质地柔软、使用寿命长、热惯性小、升温速度快等优点，克服了其使用温度不超过100℃的弱点，并使其使用电压范围大大增加；
4、本发明仍然保持了地热采暖舒适的优点，还由于碳素材料电热膜能产生2-18um的远红外线，远红外线的法向全发射率达到87％，医学界早已认定，2-18um的远红外线是对人体有益的，对某些疾病还具有治疗效果，所以这种地热方式对人体具有保健功能，这是其他采暖方式无法获得的；
5、本发明在电热膜片安装时，在石棉中加入魔芋精粉、改性滑石粉等制得的发泡复合材料，形成9-12cm的保温层，增加了该保温层的热稳定性，其次还具有保温隔热、隔音效果好、耐高温等效果，进一步减少了室内温度提升时间、延长了保温时间。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
在一间30㎡的房间安装了上述电热膜片，当室外温度为-10℃时，地热膜片总功率为4800瓦，室外温度为-10℃时，地热膜片用了三组；
实施例2
在一间30㎡的房间安装了上述电热膜片，当室外温度为-0℃时，地热膜片功率为3200瓦，地热膜片用了两组；
实施例3
在一间30㎡的房间安装了上述电热膜片，当室外温度为5℃时，地热膜片功率为1600瓦，地热膜片用了一组；
实施例4
在一间30㎡的房间安装了水暖，在室外温度为5℃时，功率为1600瓦；
对照组1
在一间30㎡的房间墙壁上铺上加有改性滑石粉制作而成的石棉保温层，保温层之间安装上述电热膜片，当室外温度为-10℃时，地热膜片总功率为4800瓦，室外温度为-10℃时，地热膜片用了三组；
对照组2
在一间30㎡的房间墙壁上铺上加有改性滑石粉制作而成的石棉保温层，保温层之间安装上述电热膜片，当室外温度为-0℃时，地热膜片功率为3200瓦，地热膜片用了两组；
对照组3
在一间30㎡的房间墙壁上铺上加有改性滑石粉制作而成的石棉保温层，保温层之间安装上述电热膜片，当室外温度为5℃时，地热膜片功率为1600瓦，地热膜片用了一组；
对照组4
在一间30㎡的房间墙壁上铺上加有改性滑石粉制作而成的石棉保温层，保温层之间安装水暖，在室外温度为5℃时，功率为1600瓦；
试验1
按照实施例1-4，对照组1-6，在房间安装地暖之后，将启开电源，加热15min后,测试房间温度，保温层厚度，电发热膜的温度,最后将电源断开后，统计8个房间内温度从下降到保持稳定所用的时间，并将结果记录在表1；
表1
| 组别 | 房间温度(℃) | 保温层温度(℃) | 介质的温度(℃) | 时间(h) |
| 实施例1 | 28 | 50 | 135 | 1.5 |
| 实施例2 | 29 | 44 | 121 | 1.7 |
| 实施例3 | 25 | 43 | 102 | 1.6 |
| 实施例4 | 23 | 32 | 76 | 1.0 |
| 对照组1 | 29 | 55 | 138 | 3.2 |
| 对照组2 | 30 | 48 | 129 | 3.0 |
| 对照组3 | 26 | 49 | 110 | 3.2 |
| 对照组4 | 24 | 35 | 81 | 2.1 |
试验说明：实施例1-实施例4与对照组1-对照组4不同之处在于，对照组1-对照组4中在安装电热膜片时，添加了一层石棉板保温层，通过实验说明，该保温层能有效增加房屋保温时间，并且测试该电热膜片的发热温度，均在100℃以上，客服了柔软性电热膜发热温度不超过100℃的缺点。
Claims (10)
1.一种纳米碳素材料电热膜片，其特征在于，所述碳素材料电热膜片由纳米碳素材料电发热膜、电极、绝缘层三个部分构成。
2.如权利要求1所述的纳米碳素材料电发热膜的制作方法，其特征在于，所述纳米电发热膜制备方法包括以下步骤：(1)涂布用浆料的制作：先将粘结剂用该粘结剂的专用稀释剂稀释，同时加入炭黑分散剂，分散均匀后，依次加入电发热粉分散0.5～1小时，再将分散后的浆料放入三滚机或砂磨机中进行辊压或砂磨，辊压(或砂磨)后再放入分散机中分散0.5～1小时，制得合格的涂布用浆料；(2)烘干、涂布；将制好的浆料用涂布机将浆料均匀涂布在玻璃纤维布上并烘干，每次涂布的厚度以涂膜不开裂为益，可多次涂布，直到达到规定厚度为止；(3)稳定化处理：涂布好的电发热膜放入其最高使用温度加20℃(低温膜100℃、中温膜220℃、中偏高温膜370℃)下保温3小时稳定化处理，最后按要求裁成所需形状、尺寸即可。
3.如权利要求2所述的纳米碳素材料电发热膜，其特征在于，所述电发热粉组成按照如下重量份计：石墨粉30％～70％，导电炭黑30％～70％。
4.如权利要求2所述的纳米碳素材料电发热膜，其特征在于，所述炭黑分散剂包括DP-983、928中的一种或者两种。
5.如权利要求1所述的纳米碳素材料电发热膜，其特征在于，所述碳素材料电热膜片加工方法包括以下步骤：(1)首先以墙面瓷砖形状和大小确认电热膜片的大小,随后将绝缘层剪剪裁成与电热膜片相同大小的形状，然后进一步将电发热剪裁成比电热膜片小1-2cm的电热膜条，最后将电热膜条按顺序排列在绝缘层之间；(2)然后以双导电铜箔作为电极，利用双导电铜箔上的导电胶将电极、电热膜条、绝缘层固定,并在绝缘层中间加上加少量的高温胶初步固定，绝缘层之间的间隙为1.5-3cm；(3)最后将固定好的绝缘层放入热压机中进行塑封，塑封的温度和压力按照绝缘层塑封工艺规定执行，塑封后地热膜片制作完成。
6.如权利要求1所述的纳米碳素材料电发热膜，其特征在于，所述电热膜片带电阻为200-300Ω,大小为600×600。
7.如权利要求1所述的纳米碳素材料电发热膜，其特征在于，所述电热膜条由电热膜片剪裁而成，其中电热膜条发热温度为80-150℃,电阻为700Ω-800Ω，长度为2-4cm，宽度根据碳素材料电发热膜的电阻来决定,通过将不锈钢夹夹住电热膜片的宽度作为电极，通电后测量电热膜长条的表面温度，表面温度在80-150℃之间为宜，温度过高则减小宽度，反之则增加宽度，最终确定电热膜条的长度和宽度。
8.如权利要求1所述的纳米碳素材料电发热膜，其特征在于，所述电极一般选择0.3-0.7㎜厚度、5-10㎜宽度的双导电铜箔作为电极，将两根4㎜2的铜导线剥去一端绝缘层(约0.8-1㎝)，将散开平铺在两电极上，用导电银浆粘牢，然后利用双导电铜箔上的导电胶将电极、电热膜条、绝缘材料预熔片固定。
9.如权利要求1所述的纳米碳素材料电发热膜，其特征在于，所述纳米碳素材料电热膜片的安装方法包括以下步骤，首先在要安装电热膜片的房间墙壁用水泥铺平、刮光，再铺上一层添加有发泡复合材料的石棉板，将碳素材料电热膜片顺序平铺在墙面上，每两排碳素材料电热膜片之间放一根绝缘导线管，电热膜片电极的导线通过绝缘导线管引出；然后将石棉铺在电热膜片上，再用水泥将墙壁抹平。
10.如权利要求9所述的纳米碳素材料电发热膜，其特征在于，所述发泡复合材料由马来酸酐接枝聚丙烯、魔芋精粉、小麦粉在茶皂素浸提液中充分混合之后超声震荡，发酵、保温然后加入润滑剂、改性滑石粉放入高速混合机中混合10min,得到预混料，然后将预混料在185℃下混练15min,将混练产物粉碎，与发泡剂注塑成型即可。
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