CN110845148A - 一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体及制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体及制备工艺。其技术方案是包括以下过程：首先，采用石英玻璃三块作为基材，在其中一块石英玻璃表面涂上石墨烯浆料，用丝网印刷在石英玻璃表面；然后，放入电阻炉内进行烧结，烧结好后在基板二头用导电银胶粘铜皮作为电极用；之后，用二块未涂石墨烯的石英玻璃把涂好石墨烯的石英玻璃基板夹在中间，加好后再玻璃四周涂上耐高温树脂进行绝缘封闭。有益效果是：本发明通电就能瞬间发热升温，温度最高可达800度左右，且工作时散发远红外热量，可加热多种材料，适用范围广泛，可根据不同需求制作各种加热设备；使用该产品做成加热设备比电热丝加热设备节能40%左右，制作成本低，容易生产和推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯加热体及制备，特别涉及一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺。
背景技术
在北方，冬季常用的供暖方式有以下几种，1、集中供暖，集中供暖是热力公司把市政热力通过管线输送到用户家中，是清洁且有保证的一种供暖方式，安全性能相对较高，但是整体能源浪费严重，经常有住户冬天开着窗户。2、地板辐射供暖，该方式可以由分户式燃气采暖炉、市政热力管网、小区锅炉房等各种不同方式提供热源。这种供暖方式温度均匀，较为节能，但对管材要求较高，时间长了还会使家具变形。3、燃气供暖，该方式以天然气、液化石油气、煤气、电为能源，可自行设定供暖时间，分户计量，但存在安全隐患，且冬季出现气荒时，影响采暖。4、家用中央空调系统：适用场所：别墅，优点是：档次高、外形好、舒适度高；带新风系统的“风冷式” 更为舒适；温度与时间可预调；适合面积较大的低密度住宅和别墅，其安装成本高，前期投入大，且冬季严寒时制热效果不好。5、家用电锅炉：自由调温适用居所：别墅原理：采用电能供暖。优点：占地面积小，安装简单，操作便利；采暖的同时也能提供生活热水，缺点是能耗高，升温慢，需要先将锅炉的热水加热才能制热，6、电力供暖：电力供暖更具有环保性和分户的可操作性。其最大的缺点是要求很高，其使用费用也相当较高。北京等大城市正在试验这种供暖方式。7、电热膜采暖，以电力为能源，是将特制的导电油墨印刷在两层聚酯薄膜之间制成的纯电阻式发热体，配以独立的温控装置，以低温辐射电热膜为发热体，大多数为天花板式，也有少部分铺设在墙壁中甚至地板下。具有恒温可调、经济舒适、绿色环保、寿命长、免维护等特点，但是存在升温慢，一般需要1-1.5小时才能使室内升温到18摄氏度，且系统安装要与装修同步，且不能在顶棚钉钉子和打孔等。
现有也有采用半导体加热的方法对冷水进行加热，但是并不能满足采暖的需求，采暖要求加热时间长，功率大，寿命长。
中国专利文献公开号为CN105916221A，专利名称为《一种石墨烯电加热体的制备方法》，其公开了的方法包括如下步骤：（1）制备电加热浆料；（2）制作银电极；（3）制作电加热层；（4）制作包封层。本发明制备的电热体，采用上述石墨烯电加热浆料，由于微小的电流就能石墨烯激活石墨烯远红外电热部分，比传统电热方式节能约60%，提高了电能的利用率，传热热阻小，化学稳定性和热稳定性，电-热转换效率高，通过印刷丝网的目数、印刷烧结的次数、和印刷时连续印刷的遍数组合起来达到既定图形下最总电阻值的改变，达到目标电阻。其存在的问题是：并没有结合到石英玻璃来制成加热体，制作成本高。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体及制备工艺，其占地面积小，石墨烯涂层的厚度较薄，占用空间较少，节能环保，通电就能瞬间发热升温，且工作时散发的远红外热量，可加热多种材料，适用范围很广泛。
本发明提到的一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其技术方案是：包括以下过程：
首先，选择基材，采用石英玻璃三块作为基材，在其中一块石英玻璃的两端磨凹槽放置电极并用导电银胶固定，电极表面和玻璃表面平整，电极做好后在石英玻璃表面涂上石墨烯浆料；
然后，放入电阻炉内进行烧结，烧结好后用二块未涂石墨烯的石英玻璃把涂好石墨烯的石英玻璃基板夹在中间，加好后再在石英玻璃四周涂上耐高温树脂进行绝缘封闭。
优选的，上述的石墨烯浆料的制备如下：
选用6-8份石墨烯：1.5-2.5份远红外发射剂，3-5份耐高温树脂，首先将石墨烯和远红外发射剂搅拌均匀，然后加入耐高温树脂混合成浆料。
优选的，上述的石墨烯浆料的制备如下：
选用7份石墨烯：2份远红外发射剂，4份耐高温树脂，首先将石墨烯和远红外发射剂搅拌均匀，然后加入耐高温树脂混合成浆料。
优选的，上述的石墨烯采用的粒径30-60nm。
优选的，上述石英玻璃采用的尺寸为：厚度3mm，宽度50mm，长度400mm。
优选的，上述厚铜皮为0.2mm厚。
优选的，在石英玻璃表面涂上不超过2微米厚的石墨烯浆料，电阻值为50Ω每千瓦。
优选的，在电极做好后石英玻璃表面涂上石墨烯浆料时，采用丝网印刷在石英玻璃表面。
另外，本发明提到的石英玻璃加石墨烯涂层加热体，其技术方案是：包括第一石英玻璃（1）、第二石英玻璃（2）、第三石英玻璃（3）、上石墨烯涂层（4）、下石墨烯涂层（5）、电极（6），所述第二石英玻璃（2）的两侧表面分别设有上石墨烯涂层（4）和下石墨烯涂层（5），且在上石墨烯涂层（4）和下石墨烯涂层（5）的外侧分别安设有第一石英玻璃（1）和第三石英玻璃（3），且在第一石英玻璃（1）、第二石英玻璃（2）、第三石英玻璃（3）的四周涂有用于绝缘封闭的耐高温树脂（7）；所述第二石英玻璃（2）的两端设有电极（6）。
本发明的有益效果是：该石墨烯涂层加热体通电就能瞬间发热升温，温度最高可以达到800度左右，且工作时散发的远红外热量，可加热多种材料，适用范围很广泛，可以根据不同需求制作各种加热设备；以6-16μm远红外线光波理疗取暖方式出现。另外，其占地面积小，石墨烯涂层的厚度较薄，占用空间较少；该技术是通过电极加电压，触发石墨稀内碳离子发生剧烈碰撞产生热能，通过远红外发射剂将热量发挥出来，使用该产品做成加热设备比电热丝加热设备节能40%左右，制作成本低，容易生产和推广。
附图说明
附图1是本发明的石英玻璃加石墨烯涂层加热体的结构示意图；
附图2是图1的A部放大示意图；
上图中：第一石英玻璃1、第二石英玻璃2、第三石英玻璃3、上石墨烯涂层4、下石墨烯涂层5、电极6、耐高温树脂7。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1，本发明提到的一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，包括以下过程：
首先，选择基材，采用3mm厚，50mm宽，400mm长的石英玻璃三块作为基材，在其中一块石英玻璃二端做电极，电极位置必须将玻璃磨槽将电极完全放入槽内，用导电银胶固定，电极做好后玻璃表面涂上2微米厚的石墨烯浆料，涂层宽度20毫米，涂层长度300毫米，用丝网印刷在石英玻璃表面；
然后，放入电阻炉内进行烧结；
之后，用二块未涂石墨烯的石英玻璃把涂好石墨烯的石英玻璃基板夹在中间，加好后再玻璃四周涂上耐高温树脂进行绝缘封闭。
上述的石墨烯浆料的制备如下：
选用7份石墨烯：2份远红外发射剂，4份耐高温树脂，首先将石墨烯和远红外发射剂搅拌均匀，然后加入耐高温树脂混合成浆料。
参照附图1-2，本发明提到的石英玻璃加石墨烯涂层加热体，包括第一石英玻璃1、第二石英玻璃2、第三石英玻璃3、上石墨烯涂层4、下石墨烯涂层5、电极6，所述第二石英玻璃2的两侧表面分别设有上石墨烯涂层4和下石墨烯涂层5，且在上石墨烯涂层4和下石墨烯涂层5的外侧分别安设有第一石英玻璃1和第三石英玻璃3，且在第一石英玻璃1、第二石英玻璃2、第三石英玻璃3的四周涂有用于绝缘封闭的耐高温树脂7；所述第二石英玻璃2的两端设有电极6。
本发明提供的实施例1经过测试，其实验数据具体如下：
测试条件是：该石墨烯浆料涂层厚度为2微米，涂层宽度20毫米，涂层长度300毫米：
电压40V时电流1.85A，加热条中心温度96度；
电压60V时电流2.25A，加热条中心温度130度；加热2分钟达到180度
电压80V时电流2.8A,加热条中心温度230度；加热2分钟达到350度
电压100V时电流3.2A，加热条中心温度406度；加热2分钟达到462度
电压120V时电流3.35A,加热条中心温度483度；加热2分钟达到540度。
该石墨烯涂层加热体通电就能瞬间发热升温，温度可以快速达到高温状态，且节能环保，该产品工作时散发的远红外热量，可加热多种材料，适用范围很广泛，可以根据不同需求制作各种加热设备。
实施例2，本发明提到的一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，包括以下过程：
首先，选择基材，采用3mm厚，50mm宽，400mm长的石英玻璃三块作为基材，在其中一块石英玻璃二端做电极，电极位置必须将玻璃磨槽将电极完全放入槽内，用导电银胶固定，电极做好后玻璃表面涂上2微米厚的石墨烯浆料，涂层宽度10毫米，涂层长度300毫米，用丝网印刷在石英玻璃表面；
然后，放入电阻炉内进行烧结；
之后，用二块未涂石墨烯的石英玻璃把涂好石墨烯的石英玻璃基板夹在中间，加好后再玻璃四周涂上耐高温树脂进行绝缘封闭。
上述的石墨烯浆料的制备如下：
选用6份石墨烯：1.5份远红外发射剂，3份耐高温树脂，首先将石墨烯和远红外发射剂搅拌均匀，然后加入耐高温树脂混合成浆料。
本发明提供的实施例2经过测试，其实验数据具体如下：
测试条件是：二次实验石墨烯涂层厚度为2微米，涂层宽度10毫米，涂层长度300毫米；
电压60V时电流1A，通电后加热条中心温度60度，2分钟达到80度
电压80V时电流1.2A ，通电后加热条中心温度120度，2分钟达到165度
电压100V时电流1.38A，通电后加热条中心温度230度，2分钟达到260度
电压120V时电流1.57A，通电后加热条中心温度310度，2分钟达到340度
电压140V时电流1.75A，通电后加热条中心温度390度，2分钟达到420度
电压160V时电流1.97A, 通电后加热条中心温度465度，2分钟达到490度
电压180V时电流2.25A, 通电后加热条中心温度520度，2分钟达到550度
电压200V时电流2.5A，通电后加热条中心温度580度，2分钟达到610度
电压220V时电流2.75A，通电后加热条中心温度640度，2分钟后达到670度
电压220V时电流3A，通电后加热条中心温度700度，2分钟后达到740度；
电压220V时电流3.25A，通电后加热条中心温度750度，2分钟后达到800度；
该石墨烯涂层加热体通电就能瞬间发热升温，温度可以快速达到高温状态，且在电压220V时，电流加大到3.25A时，2分钟就可以达到800度，并且节能环保，该产品工作时散发的远红外热量，可加热多种材料，适用范围很广泛，可以根据不同需求制作各种加热设备。
实施例3，本发明提到的一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，包括以下过程：
首先，选择基材，采用3mm厚，30mm宽，350mm长的石英玻璃三块作为基材，在其中一块石英玻璃二端做电极，电极位置必须将玻璃磨槽将电极完全放入槽内，用导电银胶固定，电极做好后玻璃表面涂上1.2微米厚的石墨烯浆料，用丝网印刷在石英玻璃表面；
然后，放入电阻炉内进行烧结；
之后，用二块未涂石墨烯的石英玻璃把涂好石墨烯的石英玻璃基板夹在中间，加好后再玻璃四周涂上耐高温树脂进行绝缘封闭。
上述的石墨烯浆料的制备如下：
选用8份石墨烯：2.5份远红外发射剂，5份耐高温树脂，首先将石墨烯和远红外发射剂搅拌均匀，然后加入耐高温树脂混合成浆料。
本发明提供的实施例3经过测试，其实验数据具体如下：
测试条件是：该石墨烯浆料涂层厚度为1.2微米，涂层宽度20毫米，涂层长度300毫米：
电压40V时电流1.85A，加热条中心温度100度；
电压60V时电流2.25A，加热条中心温度140度；加热2分钟达到190度
电压80V时电流2.8A,加热条中心温度240度；加热2分钟达到360度
电压100V时电流3.2A，加热条中心温度420度；加热2分钟达到485度
电压120V时电流3.35A,加热条中心温度498度；加热2分钟达到568度。
该石墨烯涂层加热体通电就能瞬间发热升温，在电流和电压加大的情况下，温度可以快速达到高温状态，且节能环保，该产品工作时散发的远红外热量，可加热多种材料，适用范围很广泛，可以根据不同需求制作各种加热设备。
上述3个实施例中提到的石英玻璃，根据采暖所需功率要求，采用的石英玻璃大小不同，石墨稀涂层面积大小根据加热需求、电压等设计涂层面积，涂层厚度一般不超过2微米，电阻值为50Ω每千瓦。
以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其特征是：包括以下过程：
首先，选择基材，采用石英玻璃三块作为基材，在其中一块石英玻璃的两端磨凹槽放置电极并用导电银胶固定，电极表面和玻璃表面平整，电极做好后在石英玻璃表面涂上石墨烯浆料；
然后，放入电阻炉内进行烧结，烧结好后用二块未涂石墨烯的石英玻璃把涂好石墨烯的石英玻璃基板夹在中间，加好后再在石英玻璃四周涂上耐高温树脂进行绝缘封闭。
2.根据权利要求1所述的石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其特征是：所述的石墨烯浆料的制备如下：
选用6-8份石墨烯：1.5-2.5份远红外发射剂，3-5份耐高温树脂，首先将石墨烯和远红外发射剂搅拌均匀，然后加入耐高温树脂混合成浆料。
3.根据权利要求1所述的石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其特征是：所述的石墨烯浆料的制备如下：
选用7份石墨烯：2份远红外发射剂，4份耐高温树脂，首先将石墨烯和远红外发射剂搅拌均匀，然后加入耐高温树脂混合成浆料。
4.根据权利要求1所述的石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其特征是：所述的石墨烯采用的粒径30-60nm。
5.根据权利要求1所述的石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其特征是：所述石英玻璃采用的尺寸为：厚度3mm，宽度50mm，长度400mm。
6.根据权利要求1所述的石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其特征是：所述厚铜皮为0.2mm厚。
7.根据权利要求1所述的石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其特征是：在石英玻璃表面涂上不超过2微米厚的石墨烯浆料，电阻值为50Ω每千瓦。
8.根据权利要求1所述的石英玻璃加石墨烯涂层加热体的制备工艺，其特征是：在电极做好后石英玻璃表面涂上石墨烯浆料时，采用丝网印刷在石英玻璃表面。
9.一种如权利要求1-8中所述制备工艺制成的石英玻璃加石墨烯涂层加热体，其特征是：包括第一石英玻璃（1）、第二石英玻璃（2）、第三石英玻璃（3）、上石墨烯涂层（4）、下石墨烯涂层（5）、电极（6），所述第二石英玻璃（2）的两侧表面分别设有上石墨烯涂层（4）和下石墨烯涂层（5），且在上石墨烯涂层（4）和下石墨烯涂层（5）的外侧分别安设有第一石英玻璃（1）和第三石英玻璃（3），且在第一石英玻璃（1）、第二石英玻璃（2）、第三石英玻璃（3）的四周涂有用于绝缘封闭的耐高温树脂（7）；所述第二石英玻璃（2）的两端设有电极（6）。
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