CN111166216A - 一种石墨烯温控浴缸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石墨烯温控浴缸及其制备方法。所述浴缸的本体采用石墨烯粉末分散于PDCPD材料中制备；石墨烯发热丝均匀分布在浴缸本体的底层。该石墨烯温控浴缸加热温和，环保，成本低，轻质利于运输，节约能源，安全。

Description

一种石墨烯温控浴缸及其制备方法

技术领域

本发明涉及日用家居用品领域，尤其涉及一种石墨烯温控浴缸及其制备方法。

背景技术

由于人们生活水平的提升，对于卫浴有更高的要求。尤其是在冬天想要泡个热水是很难的，因为浴缸里的水总会很快的变凉，也不可能浪费大量的热水一直溢满的流动。目前市面上的加热浴缸是把浴缸里面的水用机械水泵打入一个加热器内进行加温，再把加热过的热水泵回浴缸里，如此循环，不但浪费能源同时温度也不能均匀，而且有漏电危害安全的疑虑。

另外陶瓷卫浴产品由于质地洁白、结构致密、强度大及热稳定性好，多年来一直在卫浴市场占据主导地位，然而其存在两个缺点：(1)脆性大，耐冲击能力低，易碎；(2)陶瓷有一定的吸水性，吸水后膨胀，导致釉面发生龟裂。(3)重量很重搬运不易。(4)生产过程需要耗费大量电力不环保。(5)使用过后的回收是环保的大问题。PDCPD制品不会发生类似的问题，其高抗冲击能力可确保产品的长期安全使用。另外，PDCPD材料还具有其他优势：优异的涂饰性能、比重小，灵活多样并具有艺术性的设计，可满足客户的个性化需求；可一步成型，生产效率高；产品设计无接合缝，安全性和舒适性都令人满意；环保、无污染、防水、轻质，便于运输和减少承重。近几年，环境因素使一些发达国家对玻璃钢产品的使用进行了严格的控制，而PDCPD则属于“环境友好材料”，废料燃烧热值高且没有卤素，戴奥辛等废气产生是未来友好可以大量使用的材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节约能源，温度均匀，安全的石墨烯温控浴缸。

为实现上述目的，本发明提供一种石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述浴缸的本体采用石墨烯粉末分散于PDCPD材料中制备；石墨烯发热丝均匀分布在浴缸本体的底层。

进一步，所述浴缸的本体中，石墨烯粉末的用量占整个本体制作材料的2‰～2.5‰。

进一步，所述石墨烯发热丝是将碳纤维外面涂布一层石墨烯，然后再在最外面包覆绝缘导热硅胶，即得石墨烯发热丝。

进一步，所述涂布为将碳纤维经过滚筒到石墨烯分散液的桶内，再经过上滚筒压干多余的石墨烯分散液，热风吹干即可。

进一步，所述石墨烯分散液为将石墨烯粉末分散于乙醇中，质量体积浓度为5～10％。

进一步，所述浴缸的制备方法为，

浴缸的本体的制备；

石墨烯发热丝的制备；

将石墨烯发热丝均匀排列在浴缸本体的底层即可。

进一步，所述浴缸的本体的制备为，

预热：模具预热到40～80℃，制品较厚或较大时，阴模、阳模应有20～40℃的温差；

计量、混合及注模：A料含有DCPD、活化剂及添加剂，B料含有DCPD、催化剂及添加剂，黏度控制在0.2～1.0Pa，B料中添加石墨烯粉末混合后为C料，

解压、脱模。

整理、修饰。

进一步，所述石墨烯发热丝的制备为，将碳纤维经过滚筒到石墨烯分散液的桶内，再经过上滚筒压干多余的石墨烯分散液，热风吹干，然后再在最外面包覆绝缘导热硅胶，即得石墨烯发热丝。

进一步，所述石墨烯分散液为将石墨烯粉末分散于乙醇中，质量体积浓度为5～10％。

进一步，所述绝缘导热硅胶的厚度为1～3mm。

本发明利用石墨烯的优良的导热性能，将石墨烯粉末添加在PDCPD聚戊二烯的树脂里，再利用石墨烯发热丝预先埋在PDCPD树脂内即可利用很低的直流电达到浴缸保温的功能。石墨烯在本发明中扮演2种角色：

1)碳纤维外面涂布一层石墨烯，再在最外层包覆绝缘导热硅胶制作成石墨烯发热丝，担任24V直流电8A的供热方式。

2)通过均匀分散的方式把重量比为2-2.5‰的石墨烯粉末分散于PDCPD内然后用于制备浴缸本体，可加强PDCPD的强度，同时增加该PDCPD的导热效应。

本发明是把石墨烯做成定电阻的丝线如3欧姆长度200公分，外面采用24V电压的直流电源8安培，也就是192W的功率，加装一个PID的温度控制元件，即可平稳安全的进行直接的浴缸加热，不但没有机械的pump打水，同时温度是由石墨烯电阻丝直接产生远红外线对浴缸的水进行加温。如果浴缸内水位太低造成局部高温，则有温控感测器会自动切断加热电源，保障使用的安全。利用预埋的石墨烯发热丝，利用很低的安全电压，电流通过石墨烯的高热转换率，即可满足浴缸水保温的效果。

具有如下特点：

1.采用直流低于48V电压的电源，安全不会有触电的危险。

2.采用电子式温度控制，可以调温30～48℃。符合安全规范。

3.有温度安全开关设计，当温度高于48℃会自动切断电源。

4.石墨烯加热线缆是埋入式一体成型，安全第一。

5.在PDCPD内加入石墨烯粉末可以增加PDCPD的导热性，使得热效率更高。

本发明的优点：

1)石墨烯发热丝所产生远红外线多为9～14微米的健康波长，对人体有益。

2)石墨烯发热丝均匀分布在PDCPD的浴缸底层，加热温和。

3)PDCPD材料可以耐温110℃，在正规使用中温度的上限值可以调在55℃，不会释放任何不良物资，如塑化剂，蓬松剂。

4)在PDCPD成型过程中最高温度不超过70℃，里面导入硅胶包覆的石墨烯可承受120℃。这是塑胶，玻璃钢都无法做到的发热丝內嵌入式的做法。

5)全输出时耗电192W，如果在25℃室温，注入热水温度40度C以半缸20公升计时耗电更省一个小时的耗能约0.08度，电是最节约能源的结构。

申请人将PDCPD材料与SMC玻璃钢进行了多方面的比较，见表1。

表1 PDCPD材料与SMC玻璃钢的比较表

附图说明

图1是PDCPD制品的成型工艺流程图。

图2是PDCPD制品的成型工艺示意图。

图3是石墨烯温控浴缸示意图。

图4是石墨烯温控示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1：石墨烯温控浴缸的制备

1、浴缸本体的制备：

PDCPD(聚双环戊二烯)制品的制备工艺：一般采用RIM工艺，基于高纯度的DCPD

(≥98％)经过开环移位聚合反应(ROMP)制得。

原料：A、B料液均为低黏度液体，A料含有PDCPD、活化剂及添加剂，B料含有PDCPD、催化剂及添加剂，黏度控制在0.2～1.0Pa.s，料温为20～30℃；A、B料液的质量比为(0.5-1.5)：(0.5-1.5)，优选为1:1，差值应＜5％；

设备：PDCPD-RIM制品用设备。由注射机、模具及合模机组成。注射机包括贮料罐、循环管路、计量泵和混合头。贮料罐需配备加热、冷却装置，并装有搅拌器、N2保护系统及自动进料装置等，循环管路需配有过滤器及热交换器等，计量精度控制在±1.5％。混合头是RIM装置的主要部件，直接影响料液混合的均匀度，为了提高注射机的利用率，可采用“一机多头”生产线。模具的密封性和传热性要求很高，但由于注模的压力不高(一般为0.3～1.0MPa)，对模具的材质、结构强度要求较低，因此可用铝、铝锌合金、环氧树脂及铸钢等材质模具，降低模具投资成本。

工艺过程：

(1)模具需预热到40～80℃，制品较厚或较大时，阴模、阳模应有20～40℃的温差。

(2)计量、混合及注模。

(3)解压、脱模。制品结构简单时可自脱模，当有加强筋或其他复杂结构时，可借助脱模剂。

(4)整理、修饰。

整个生产的成型周期在6min左右。图1为PDCPD制品的成型工艺流程图。图2为PDCPD制品的成型工艺示意图。

A和B料一直处于内循环，在取样口取出部分B料。在取出的部分B料中于无氧手套箱中加入石墨烯粉末后混合，再将其通过取样口加入成为C料。石墨烯粉末的加入量占整个C料的4‰～5‰。A料：C料的重量比为1:1。也即石墨烯粉末占整个浴缸本体制作原材料的2‰～2.5‰。在该比例下是聚合物完全聚合的最佳比例，如果比例相差太大，会造成聚合不完全，成胶装不能固化。

通过将含有添加剂(增强材料、阻燃剂和染色剂等)的料液C与A和B在混合头中均匀混合后注入模腔，反应固化后制得产品的一种技术，其优点是：可保证添加剂均匀分散在模制产品中；不会污染A、B液的循环系统，且质量控制和体系的转换更容易。

2、石墨烯发热丝的制备：

取市场上已经生产的碳纤维丝，经过石墨烯的涂布以后再进行硅胶包覆，优选的，包覆的厚度为1～3mm。

涂布：碳纤维丝经过滚筒到石墨烯分散液(石墨烯粉末分散于乙醇中，质量体积浓度为5～10％)的桶内，再经过上滚筒压干多余的石墨烯分散液，热风吹干即可。超过10％的石墨烯分散效果不好，容易造成结块。

3、浴缸的制备：

将上述制备好的石墨烯发热丝均匀分布在上述制备好的浴缸的底层，然后在缸体外面加装一个PID的温度控制元件，并固定在缸体外，即得到本发明的浴缸(比如图3浴缸的示意图，浴缸的外观和尺寸不限于图3)。石墨烯温控浴缸控制示意图见图4。

该浴缸加热温和：热传导同时红外线辐射热，成本低。当浴缸加满75％的水量时，温度由15℃到38℃大约需要10～20分钟。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述浴缸的本体采用石墨烯粉末分散于PDCPD材料中制备；石墨烯发热丝均匀分布在浴缸本体的底层。

2.如权利要求1所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述浴缸的本体中，石墨烯粉末的用量占整个本体制作材料的2‰～2.5‰。

3.如权利要求1所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述石墨烯发热丝是将碳纤维外面涂布一层石墨烯，然后再在最外面包覆绝缘导热硅胶，即得石墨烯发热丝。

4.如权利要求3所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述涂布为将碳纤维经过滚筒到石墨烯分散液的桶内，再经过上滚筒压干多余的石墨烯分散液，热风吹干即可。

5.如权利要求4所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述石墨烯分散液为将石墨烯粉末分散于乙醇中，质量体积浓度为5～10％。

6.如权利要求1所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述浴缸的制备方法为，

浴缸的本体的制备；

石墨烯发热丝的制备；

将石墨烯发热丝均匀排列在浴缸本体的底层即可。

7.如权利要求6所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述浴缸的本体的制备为，

预热：模具预热到40～80℃，制品较厚或较大时，阴模、阳模应有20～40℃的温差；

计量、混合及注模：A料含有DCPD、活化剂及添加剂，B料含有DCPD、催化剂及添加剂，黏度控制在0.2～1.0Pa，B料中添加石墨烯粉末混合后为C料，

解压、脱模。

整理、修饰。

8.如权利要求6所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述石墨烯发热丝的制备为，将碳纤维经过滚筒到石墨烯分散液的桶内，再经过上滚筒压干多余的石墨烯分散液，热风吹干，然后再在最外面包覆绝缘导热硅胶，即得石墨烯发热丝。

9.如权利要求8所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述石墨烯分散液为将石墨烯粉末分散于乙醇中，质量体积浓度为5～10％。

10.如权利要求8所述石墨烯温控浴缸，其特征在于，所述绝缘导热硅胶的厚度为1～3mm。

Images