CN112591743A - 超厚发泡石墨及其制备方法、导电发热材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于导电发热材料技术领域，具体涉及一种超厚发泡石墨及其制备方法、导电发热材料，其中所述超厚发泡石墨的制备方法，包括以下步骤：对高分子基材分切后，进行炭化，制得炭化的高分子基材；对炭化后的高分子基材进行石墨化处理，制得超厚发泡石墨；本发明提供的超厚发泡石墨具有较高的表面平均温度和电阻率，同时能耗较低，更有利于节能，提高了材料的安全性，延长了发热材料的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于导电发热材料技术领域，具体涉及一种超厚发泡石墨及其制备方法、导电发热材料。
背景技术
在日常生活中，加热器是常用的电热器件，它体积小，加热功率高，使用十分广泛，寿命长，可靠性高。
常规的加热器经常使用金属材料制成的发热丝或发热片，成型后形成管状或线形片，并采用机械紧固的方式固定在工作零件上使表面发热，这种结构存在一些缺陷，由于金属发热丝或发热片易氧化，在长时间使用后会使金属的性能变差，人们需要经常更换发热丝或发热片才能保持原有的发热效率，而在实际工作中，经常更新发热材料不实际也不太经济，同时金属材料的成本相对于其他材料也比较高。
发明内容
本发明提供了一种超厚发泡石墨及其制备方法、导电发热材料，延长了加热器的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超厚发泡石墨的制备方法，包括以下步骤：对高分子基材分切后，进行炭化，制得炭化的高分子基材；对炭化后的高分子基材进行石墨化处理，制得超厚发泡石墨。
第二方面，本发明还提供了一种超厚发泡石墨，所述超厚发泡石墨的厚度为100～400微米，电阻率为1×10-4～6×10-4Ω·cm。
第三方面，本发明还提供了一种导电发热材料，包括：如前所述的超厚发泡石墨。
本发明的有益效果是，本发明提供的超厚发泡石墨具有较高的表面平均温度和电阻率，同时能耗较低，更有利于节能，提高了材料的安全性，延长了发热材料的使用寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的超厚发泡石墨的微观结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了延长加热器的使用寿命，本发明提供了一种超厚发泡石墨的制备方法，包括以下步骤：对高分子基材分切后，进行炭化，制得炭化的高分子基材；对炭化后的高分子基材进行石墨化处理，制得超厚发泡石墨。
其中，可选的，所述高分子基材为聚酰亚胺、聚酰胺、聚对亚苯基亚乙烯基衍生物或聚苯并咪唑。
可选的，所述炭化的升温方式采用两步升温法；其中所述两步升温法包括：先将分切后的高分子基材从室温迅速升至所述高分子基材的热解温度；再从所述高分子基材的热解温度升温至玻璃化转变温度。
可选的，所述两步升温法的升温速率依次降低。
可选的，将所述高分子基材升温至玻璃化转变温度后进行真空保压5～30min，所述真空保压的压力为300～2000Pa。
具体的，先将分切后的高分子基材从室温以5～15℃/min的升温速率迅速升温至400～500℃；再以0.1～5℃/min的升温速率升温至500～1300℃，并进行真空保压5～30min。
可选的，所述石墨化的升温方式采用三步升温法；其中所述三步升温法包括：先将炭化后的高分子基材从其玻璃化温度升至第一石墨化温度；再从所述第一石墨化温度升温至第二石墨化温度；最后从所述第二石墨化温度升温至第三石墨化温度。
可选的，将所述高分子基材升温至第三石墨化温度后在惰性气体下保压5～30min，可选的，在氩气气氛中100kPa保压20min。
具体的，先将炭化后的高分子基材从前述温度以2～6℃/min的升温速率升温至2200～2400℃；再以不高于4℃/min的升温速率升温至2600℃；最后以不高于2℃/min的升温速率升温至2800℃后，进行保压20min。
进一步的，如图1所示，本发明还提供了一种超厚发泡石墨，所述超厚发泡石墨的厚度为100～400微米，电阻率为1×10-4～6×10-4Ω·cm。
进一步的，本发明还提供了一种导电发热材料，包括：如前所述的超厚发泡石墨。
实施例1
将聚酰亚胺薄膜进行分切后，将分切后的聚酰亚胺薄膜按两步升温法进行炭化，即先将分切后的高分子基材从室温以5℃/min的升温速率迅速升温至400℃；再以3℃/min的升温速率升温至1300℃，并进行保压5min，制得炭化的聚酰亚胺薄膜。
对炭化后的聚酰亚胺薄膜按三步升温法进行石墨化处理，即先将炭化后的聚酰亚胺薄膜从1300℃以6℃/min的升温速率升温至2200℃；再以3℃/min的升温速率升温至2600℃；最后以1℃/min的升温速率升温至2800℃后，进行保压20min，制得超厚发泡石墨。
实施例2
将聚酰胺薄膜进行分切后，将分切后的聚酰胺薄膜按两步升温法进行炭化，即先将分切后的高分子基材从室温以10℃/min的升温速率迅速升温至450℃；再以4℃/min的升温速率升温至1200℃，并进行保压20min，制得炭化的聚酰胺薄膜。
对炭化后的聚酰胺薄膜按三步升温法进行石墨化处理，即先将炭化后的聚酰胺薄膜从1200℃以5℃/min的升温速率升温至2200℃；再以2℃/min的升温速率升温至2600℃；最后以0.5℃/min的升温速率升温至2800℃后，进行保压20min，制得超厚发泡石墨。
实施例3
将聚酰亚胺薄膜进行分切后，将分切后的聚酰亚胺薄膜按两步升温法进行炭化，即先将分切后的高分子基材从室温以15℃/min的升温速率迅速升温至500℃；再以5℃/min的升温速率升温至1000℃，并进行保压10min，制得炭化的聚酰亚胺薄膜。
对炭化后的聚酰亚胺薄膜按三步升温法进行石墨化处理，即先将炭化后的聚酰亚胺薄膜从1000℃以2℃/min的升温速率升温至2200℃；再以1℃/min的升温速率升温至2600℃；最后以1℃/min的升温速率升温至2800℃后，进行保压20min，制得超厚发泡石墨。
实施例4
将聚酰亚胺薄膜进行分切后，将分切后的聚酰亚胺薄膜按两步升温法进行炭化，即先将分切后的高分子基材从室温以8℃/min的升温速率迅速升温至460℃；再以0.1℃/min的升温速率升温至500℃，并进行保压30min，制得炭化的聚酰亚胺薄膜。
对炭化后的聚酰亚胺薄膜按三步升温法进行石墨化处理，即先将炭化后的聚酰亚胺薄膜从500℃以4℃/min的升温速率升温至2200℃；再以3℃/min的升温速率升温至2600℃；最后以2℃/min的升温速率升温至2800℃后，进行保压20min，制得超厚发泡石墨。
性能参数对比分析
本部分对实施例1至实施例4中制得的超厚发泡石墨及普通石墨膜的相关性能进行测试，结果如表1所示。
其中，所述发热效果测试：将实施例1至实施例4中的超厚发泡石墨及普通石墨膜分别制成规格：长240mm×20mm，在初始室温下，及一定的启动压力下，升温30分钟进行测试。
表1性能测试结果汇总表
从表1中的数据可以看出实施例1至实施例4中制得的超厚发泡石墨，具有较高的表面平均温度和较高的电阻率。
综上所述，本发明提供的超厚发泡石墨具有较高的表面平均温度和较高的电阻率，同时能耗较低，更有利于节能，提高了材料的安全性，延长了发热材料的使用寿命。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种超厚发泡石墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
对高分子基材分切后，进行炭化，制得炭化的高分子基材；
对炭化后的高分子基材进行石墨化处理，制得超厚发泡石墨。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述高分子基材为聚酰亚胺、聚酰胺，聚对亚苯基亚乙烯基衍生物或聚苯并咪唑。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
所述炭化的升温方式采用两步升温法；其中
所述两步升温法包括：
先将分切后的高分子基材从室温迅速升至所述高分子基材的热解温度；
再从所述高分子基材的热解温度升温至玻璃化转变温度。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
所述两步升温法的升温速率依次降低。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
将所述高分子基材升温至玻璃化转变温度后进行真空保压5～30min。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，
所述石墨化的升温方式采用三步升温法；其中
所述三步升温法包括：
先将炭化后的高分子基材从其玻璃化温度升至第一石墨化温度；
再从所述第一石墨化温度升温至第二石墨化温度；
最后从所述第二石墨化温度升温至第三石墨化温度。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
将所述高分子基材升温至第三石墨化温度后在惰性气体下保压5～30min。
8.一种超厚发泡石墨，其特征在于，
所述超厚发泡石墨的厚度为100～400微米，电阻率为1×10-4～6×10-4Ω·cm。
9.一种导电发热材料，其特征在于，包括：
如权利要求8所述的超厚发泡石墨。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210402 |
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