CN110332589A - 一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板，该发热墙板由下至上包括隔热层、夹层、传热层、表层；所述隔热层为聚氨酯隔热板，所述夹层为石墨烯发热芯片，所述传热层为合金蜂窝芯板，具有快速散热功能，所述表层合金装饰层，本发明提供的石墨烯夹层墙板具有热传导效率高，加热速度快特点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板及其制备工艺。
背景技术
传统的供暖系统有散热器、空调、以暖气片为代表的的点式供暖系统、以发热电缆为代表的线式供暖系统，传统的供暖方式具有耗能大、占用空间大、热能利用率低等缺点。
目前，发热芯片供暖作为新型供暖方式发展起来，发热芯片是由可导电的特制油墨、金属载流条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成。工作时以电热膜为发热体，将热量以辐射的形式送入空间，其综合效果优于传统的对流供暖方式。电源经导线连通芯片,将电能转化为热能。由于发热芯片为纯电阻电路，故其转换效率高，除一小部分损失(1％，绝大部分(99％)被转化成热能。
发热芯片发展潜力巨大，符合低碳经济发展趋势。发热芯片采暖方式不耗水、不占地、开关自主，节能节材，但是，目前利用发热芯片的地板和墙板所面临的问题是散热效果不理想，无法使所加热的空间快速升温。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板，避免了散热效果不好，加热慢的情况。
为了实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯发热墙板，该石墨烯发热墙板由下到上依次包括隔热层、石墨烯发热层、传热层和表层；
所述隔热层为聚氨酯隔热板，所述石墨烯发热层为石墨烯发热芯片，所述传热层为合金蜂窝芯板，在所述合金蜂窝芯板的蜂窝腔内填充高导热填充剂，所述合金蜂窝芯板与所述石墨烯发热芯片之间涂抹由高导热填充剂形成的导热薄膜，所述表层为合金装饰层。
优选地，所述合金蜂窝芯板包括上层高导热碳纤维面板、合金蜂窝芯子和下层高导热碳纤维面板，所述合金蜂窝芯子中空形成所述蜂窝腔。
优选地，所述多个合金蜂窝芯子粘合成中间层，所述上高导热碳纤维面板与所述中间层之间通过常温固化结构胶粘合，下高导热碳纤维面板与所述中间层之间通过常温固化结构胶粘合。
优选地，所述合金蜂窝芯子的蜂窝腔为正六边形；
所述合金蜂窝芯子的孔径尺寸为8mm、16mm和32mm中的一种。
优选地，所述聚氨酯隔热板的厚度为3-6cm；
所述石墨烯发热芯片的厚度为28-35μm；
所述具有高性能涂层的合金蜂窝板的厚度为0.8-2.0cm；
所述高性能涂层的厚度为0.01-0.05mm。
本发明还提供一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)按照发热墙板尺寸，剪裁聚氨酯板材，将剪裁得到板材作为隔热层；
2)通过蜂窝芯模具加工合金蜂窝芯，将多个合金蜂窝芯子通过粘合剂粘合；
3)在所述合金蜂窝芯子的蜂窝腔内填充高导热填充剂，凝固24小时形成合金蜂窝芯板的中间层；
在所述中间层的上表面粘合上层高导热碳纤维面板，在所述中间层的下表面粘合下层高导热碳纤维面板；
4)在所述合金蜂窝芯板下表面涂抹高导热填充剂，冷却后形成导热薄膜后，将所述合金蜂窝芯板下表面贴合于所述石墨烯发热层上表面；
5)将所述石墨烯发热层下表面与所述隔热层贴合。
本发明提供的一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板所具有的有益效果是，该石墨烯夹层墙板的石墨烯发热芯片上表面覆盖合金蜂窝芯板，芯板上下两表面为高导热纤维面板，两面板间为具有合金蜂窝芯子，合金蜂窝芯的蜂窝腔内填充高导热填充剂，这使得石墨烯发热芯片产生的热能可以快速的由合金蜂窝芯板传递到房间中，使得低温房间快速升温。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示出本发明实施例中石墨烯夹层墙板的截面结构图；
图2示出本发明实施例中合金蜂窝芯板的结构图。
附图标记：
1-表层；2-传热层，合金蜂窝芯板；201-合金蜂窝芯子；202-上层高导热纤维面板；203-下层高导热纤维面板；3-夹层，石墨烯发热芯片；4-隔热层，聚氨酯隔热板。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
本发明提供一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板，该石墨烯发热墙板由下到上依次包括隔热层、石墨烯发热层、传热层和表层，隔热层为聚氨酯隔热板，石墨烯发热层为石墨烯发热芯片，传热层为合金蜂窝芯板，在合金蜂窝芯板的蜂窝腔内填充高导热填充剂，合金蜂窝芯板与石墨烯发热芯片之间涂抹由高导热填充剂形成的导热薄膜，表层为合金装饰层。
如图1所示，为本发明实施例中石墨烯发热墙板的截面结构图。本实施例提供了一种石墨烯发热墙板，该墙板由下到上依次为隔热层-聚氨酯隔热板4，石墨烯发热层-石墨烯发热芯片3，传热层-合金蜂窝芯板2，表层-合金装饰面1。
聚氨酯隔热板4的下表面通过胶与墙体表面贴合，聚氨酯隔热板4的上表面通过胶与石墨烯发热芯片3的下表面贴合，石墨烯发热芯片3的上表面涂有一层厚度为0.02mm的由高导热填充剂形成的导热薄膜，然后通过胶合方式与合金蜂窝芯板2下表面粘合，合金蜂窝芯板2的上表面与合金装饰面1胶合在一起，四层结构组合成为本实施例中的石墨烯发热墙板，墙板厚度为5cm。
如图2所示，为本实施例中合金蜂窝芯板的结构图，合金蜂窝芯板2包括上层高导热碳纤维面板202、中间层201和下层高导热碳纤维面板203，中间层201由多个合金蜂窝芯子204粘合成，合金蜂窝芯子204为中空正六面体，中空形成蜂窝腔，蜂窝腔孔径为8mm，腔中填充有高导热填充剂。上层高导热碳纤维面板202与中间层201通过常温固化结构胶粘合，下层高导热碳纤维面板203与中间层201之间通过常温固化结构胶粘合。
根据本发明的实施例，上述合金蜂窝芯子204的蜂窝腔中填充的高导热填充剂包括按照一定配比的RSN有机硅树脂、硅醇酸树脂和丁烷氧基中间体组成的第一混合剂，以及由氧化锆增韧氧化铝粉与碳纳米管增强粉按照1:1比例混合的第二混合剂。在一些实施例中，上述第一混合剂配比按照如下比例混合：RSN有机硅树脂:硅醇酸树脂:丁烷氧基中间体＝5～6:2～2.5:1～1.3，将第一混合剂与第二混合按照3～4:1的比例熔化后形成的的复合剂填充至蜂窝腔中。
根据本发明的实施例，石墨烯发热芯片3的上表面涂抹的导热薄膜为高导热填充剂，高导热填充剂包括按照一定配比的RSN有机硅树脂、硅醇酸树脂和丁烷氧基中间体组成的第一混合剂，以及由氧化锆增韧氧化铝粉与碳纳米管增强粉按照1:1比例混合的第二混合剂。在一些实施例中，上述第一混合剂配比按照如下比例混合：RSN有机硅树脂:硅醇酸树脂:丁烷氧基中间体＝5～6:2～2.5:1～1.3，将第一混合剂与第二混合按照3～4:1的比例熔化后涂抹在石墨烯芯片3的上表面形成导热薄膜。
本领域技术人员应当理解，对于上述的高导热填充剂和导热薄膜，可以选用其他合适的导热剂，对于本申请实施例中的上述导热剂的制备作为优选的导热材质。
本实施例还提供了一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板的制备方法，包括以下步骤：
1)按照发热墙板尺寸，剪裁聚氨酯板材，将剪裁得到板材作为隔热层；
2)通过蜂窝芯模具加工合金蜂窝芯，将多个合金蜂窝芯子通过粘合剂粘合；
3)在合金蜂窝芯子的蜂窝腔内填充高导热填充剂，凝固24小时形成合金蜂窝芯板的中间层；
4)在下层高导热碳纤维面板上涂抹金属胶，黏贴在凝固成型后的中间层下表面，在上层高导热碳纤维面板上涂抹金属胶，贴附在中间层上表面，形成合金蜂窝芯板；
5)在合金蜂窝芯板下表面涂抹高导热填充剂，冷却后形成导热薄膜后，然后将合金蜂窝芯板下表面贴合于石墨烯发热层上表面；
6)将石墨烯发热层下表面与隔热层贴合；
7)最后，将合金装饰层黏贴在合金蜂窝芯板上表面。
按照以上步骤操作，将四层结构相互贴合在一起，便制作成石墨烯发热墙板。
在使用过程中，本实施例中的石墨烯发热墙板通电后，其中的石墨烯发热层快速升温到50℃，合金蜂窝芯板中的两层高导热纤维面板和蜂窝腔中的高导热填充剂组合快速将热量传导至合金装饰层，热量通过合金装饰层扩散到室内，使室内的温度快速上升，达到了快速升温的目的。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。
Claims (6)
1.一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板，其特征在于，所述石墨烯发热墙板由下到上依次包括隔热层、石墨烯发热层、传热层和表层；
所述隔热层为聚氨酯隔热板，所述石墨烯发热层为石墨烯发热芯片，所述传热层为合金蜂窝芯板；在所述合金蜂窝芯板的蜂窝腔内填充高导热填充剂，所述合金蜂窝芯板与所述石墨烯发热芯片之间涂抹由高导热填充剂形成的导热薄膜，所述表层为合金装饰层。
2.根据权利要求1所述的石墨烯发热墙板，其特征在于，所述合金蜂窝芯板包括上层高导热碳纤维面板、合金蜂窝芯子和下层高导热碳纤维面板，所述合金蜂窝芯子中空形成所述蜂窝腔。
3.根据权利要求2所述的石墨烯发热墙板，其特征在于，所述多个合金蜂窝芯子粘合成中间层，所述上高导热碳纤维面板与所述中间层之间通过常温固化结构胶粘合，下高导热碳纤维面板与所述中间层之间通过常温固化结构胶粘合。
4.根据权利要求3所述的石墨烯发热墙板，其特征在于，所述合金蜂窝芯子的蜂窝腔为正六边形；
所述合金蜂窝芯子的孔径尺寸为8mm、16mm和32mm中的一种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的石墨烯发热墙板，其特征在于，所述聚氨酯隔热板的厚度为3-6cm；
所述石墨烯发热芯片的厚度为28-35μm；
所述具有高性能涂层的合金蜂窝板的厚度为0.8-2.0cm；
所述高性能涂层的厚度为0.01-0.05mm。
6.一种实现室内快速升温的石墨烯发热墙板的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)按照发热墙板尺寸，剪裁聚氨酯板材，将剪裁得到板材作为隔热层；
2)通过蜂窝芯模具加工合金蜂窝芯，将多个合金蜂窝芯子通过粘合剂粘合；
3)在所述合金蜂窝芯子的蜂窝腔内填充高导热填充剂，凝固24小时形成合金蜂窝芯板的中间层；
在所述中间层的上表面粘合上层高导热碳纤维面板，在所述中间层的下表面粘合下层高导热碳纤维面板；
4)在所述合金蜂窝芯板下表面涂抹高导热填充剂，冷却后形成导热薄膜后，将所述合金蜂窝芯板下表面贴合于所述石墨烯发热层上表面；
5)将所述石墨烯发热层下表面与所述隔热层贴合。
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