CN112759359A - 一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板及其制备方法，包括依次排列的基体层、隔热层、第一绝缘层、石墨烯发热层、第二绝缘层、防水层和岩板面层，所述隔热层的边沿设置有隔热带，所述隔热带沿纵向向上延伸，且隔热带的内侧与隔热层形成第一发热槽，外侧与隔热层形成第二发热槽，所述石墨烯发热层涂设在第一发热槽及第二发热槽上，所述第一绝缘层与第二绝缘层分别设置在石墨烯发热层的两侧面，石墨烯发热层产生的热能达到取暖的目的，能有效提升人们冬天的生活质量，选用的隔热层使得岩板的保温效果更好、能源损耗少，更节能环保，设置有隔热带可防止大部分热量从岩板的侧边流失，同时隔热带外的石墨烯发热层使得热量分布更均匀。
Description
技术领域
本发明涉及瓷砖生产技术领域，尤其涉及一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板及其制备方法。
背景技术
岩板作为一种全新的材料，是在陶瓷薄板和陶瓷大板的基础上演变而来的一个全新概念，既与陶瓷薄板、陶瓷大板有着大规格的共性，又在产品表现力上形成明显的区别，是陶瓷大板企业另辟蹊径、细分品类的结果。岩板的主要特性是大、厚、纹理一致，相比瓷砖更加的耐火、耐高温、耐污、耐腐蚀以及零渗透。岩板经高温生成，莫氏硬度超过5级，耐刮、耐磨性能及其优越，是价值丰富细腻的石材纹理，使得岩板跨界应用于橱具、家具的优势突出，经久耐用。从产品特性来看，岩板非常具有竞争力—人造石、石英石含有树脂，大理石、花岗岩具有放射性，在环保健康上均不及岩板，同时岩板的纹理为人工创作，丰富多样，这些优势决定了岩板在板材化道路上能够越走越远，并牢牢占据一席之地。
而石墨烯是近年来新生的新材料，具有优异的光学、点血、电力特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物遗传等方面具有重要的应用前景，被认为时一种未来革命性的材料，石墨烯发热芯片就是其中的一种，它在通电以后，碳原子在电流的作用下，产生布朗运动，碳原子之间产生剧烈的摩擦和撞击，产生的热能以红外辐射和对流的方式对外传递，达到取暖的目的，远红外光波被称为生命光波，采暖更舒适健康，能有效提升人们冬天的生活质量。
随着社会经济的发展，居民对生活条件的要求越来越高，在房屋装修中，考虑的方面越来越全面，为了解决北方冬天房屋供暖，以及南方湿冷的气候问题，市场推出了大量的发热瓷砖，发热瓷砖就是用瓷砖为载体的地面取暖材料，外观上与普通瓷砖是没有很大的区别的，只是在瓷砖的中间内置了一种发热层，发热瓷砖会把发热装置整合到瓷砖的内部，然后把地暖设备以及地热瓷砖合二为一。但针对湿度较大或温度较低地区，普通岩板的保温性一般，在使用过程中需要损耗更多电源来维持发热，使用成本高，不符合我国我国经济持续发展战略及建设节能型社会的发展需要。
发明内容
为解决以上所述的问题，本发明提供了一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，包括依次排列的基体层、隔热层、第一绝缘层、石墨烯发热层、第二绝缘层、防水层和岩板面层，所述隔热层的边沿设置有隔热带，所述隔热带沿纵向向上延伸，且隔热带的内侧与隔热层形成第一发热槽，外侧与隔热层形成第二发热槽，所述石墨烯发热层涂设在第一发热槽及第二发热槽上，所述第一绝缘层与第二绝缘层分别设置在石墨烯发热层的两侧面，所述防水层顶面粘接在岩板面层的底面，且防水层的底面粘接所述第二绝缘层。
优选地，所述基体层以重量份数计，包括以下原料：煅烧高岭土10-15份、硅藻土35-40份、长石2-5份、玄武岩3-8份以及蒙脱土25-35份。
优选地，所述隔热层为复合硅酸盐隔热材料、无机活性保温材料、硅酸盐保温材料、陶瓷保温材料中的一种。
优选地，所述岩板面层包括底釉和面釉，底釉以重量份数计，包括以下原料，河砂5-8份、蒙脱土10-15份、膨润土8-10份、水滑石4-6份、高铝土25-30份、锆英砂28-30份、粉煤灰12-15份、方解石6-10份、陶瓷熔块5-8份、氧化锌1-2份以及氧化镁1-2份，面釉以重量份数计，包括以下原料：钠长石15-25份、凹凸棒8-10份、方解石8-10份、玄武岩纤维9-12份、煅烧氧化铝20-25份、硅酸锆20-25份、高岭土尾矿18-20份、石英粉15-18份、硼泥10-15份、二硼化钛1-3份以及氧化钛1-2份。
优选地，所述防水层为高分子氟碳材料、聚对苯二甲酸乙二脂塑料中的一种或两种的组合。
优选地，所述基体层的化学成分由以下重量百分比组成：
SiO2 66.5％-68％，
AL2O3 20.50％-21.00％，
Fe2O3 0.51％-0.80％，
CaO 0-0.11％，
MgO 0.79-0.84％，
K2O 1-2％，
Na2 3.0％-3.5％。
一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板的制备方法，包括以下步骤：
(1)选取相应比例的坯体原料进行配料，再加入适量的水经球磨细碎成细度为万孔筛余的浆料，将浆料经除铁过筛喷雾干燥制成粉料，将粉料用自动压砖机进行干压成型，然后干燥得到基体层；
(2)在步骤1得到的基体层上铺设隔热层，隔热层通过隔热带分隔出第一发热槽和第二发热槽，并在第一发热槽及第二发热槽上铺设第一绝缘层；
(3)在第一绝缘层上通过静电喷头喷涂附着石墨烯涂料，直至石墨烯涂料与隔热带齐平，并通过光固化机将石墨烯涂料固化形成石墨烯发热层；
(4)将第一绝缘层铺设在石墨烯发热层上，再将防水层粘接在第二绝缘层上，得到带石墨烯发热的岩板胚体；
(5)在带石墨烯发热的岩板胚体上施底釉，形成底釉层，再往底釉层上喷施面釉，得到半成品；
(6)将步骤5中的半成品经窑炉高温烧成，烧成温度1150～1250℃，烧成时间85～95min；
(7)将烧成的砖坯经过抛釉、磨边工序，制得温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板。
优选地，步骤1的基体层干燥温度150-185℃，干燥时间70-120min。
优选地，步骤3的光固化机的波长300-10000nm、光照强度0.05-1000lux。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明所选用的石墨烯发热层产生的热能以红外辐射和对流的方式对外传递，达到取暖的目的，远红外光波被称为生命光波，采暖更舒适健康，能有效提升人们冬天的生活质量；
(2)本发明所选用的隔热层使得岩板的保温效果更好、能源损耗少，更节能环保；
(3)本发明所选用的隔热层上设置有隔热带，可防止大部分热量从岩板的侧边流失，同时隔热带外的石墨烯发热层使得热量分布更均匀。
附图说明
图1是本发明的爆炸示意图。
图2是本发明的剖视结构图。
图3是图2中A处的放大图。
图4是制备本发明的工艺流程图。
图中：基体层1、隔热层2、隔热带20、第一绝缘层3、石墨烯发热层4、第二绝缘层5、防水层6、岩板面层7。
具体实施方式
下面结合附图1至4对本发明作进一步说明：
实施例1
一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，包括依次排列的基体层1、隔热层2、第一绝缘层3、石墨烯发热层4、第二绝缘层5、防水层6和岩板面层7；
基体层1以重量份数计，包括以下原料：煅烧高岭土10份、硅藻土35份、长石2份、玄武岩3份以及蒙脱土25份；
隔热层2为复合硅酸盐隔热材料；
岩板面层7包括底釉和面釉，底釉以重量份数计，包括以下原料，河砂5份、蒙脱土10份、膨润土8份、水滑石4份、高铝土25份、锆英砂28份、粉煤灰12份、方解石6份、陶瓷熔块5份、氧化锌1份以及氧化镁1份，面釉以重量份数计，包括以下原料：钠长石15份、凹凸棒8份、方解石8份、玄武岩纤维9份、煅烧氧化铝20份、硅酸锆20份、高岭土尾矿18份、石英粉15份、硼泥10份、二硼化钛1份以及氧化钛1份；
防水层6为高分子氟碳材料；
所述基体层1的化学成分由以下重量百分比组成：
SiO2 66.5％，
AL2O3 20.50％，
Fe2O3 0.51％，
CaO 0.01％，
MgO 0.79％，
K2O 1％，
Na2 3％。
其中，隔热层2的边沿设置有隔热带20，所述隔热带20沿纵向向上延伸，且隔热带20的内侧与隔热层2形成第一发热槽，外侧与隔热层2形成第二发热槽，所述石墨烯发热层4涂设在第一发热槽及第二发热槽上，所述第一绝缘层3与第二绝缘层5分别设置在石墨烯发热层4的两侧面，所述防水层6顶面粘接在岩板面层7的底面，且防水层6的底面粘接所述第二绝缘层5。
制备方法包括以下步骤：
(1)选取相应比例的坯体原料进行配料，再加入适量的水经球磨细碎成细度为万孔筛余的浆料，将浆料经除铁过筛喷雾干燥制成粉料，将粉料用自动压砖机进行干压成型，然后干燥得到基体层1，干燥温度150℃，干燥时间120min；
(2)在步骤1得到的基体层1上铺设隔热层2，隔热层2通过隔热带20分隔出第一发热槽和第二发热槽，并在第一发热槽及第二发热槽上铺设第一绝缘层3；
(3)在第一绝缘层3上通过静电喷头喷涂附着石墨烯涂料，直至石墨烯涂料与隔热带20齐平，并通过波长2000nm、光照强度150lux的光固化机将石墨烯涂料固化形成石墨烯发热层4；
(4)将第一绝缘层3铺设在石墨烯发热层4上，再将防水层6粘接在第二绝缘层5上，得到带石墨烯发热的岩板胚体；
(5)在带石墨烯发热的岩板胚体上施底釉，形成底釉层，再往底釉层上喷施面釉，得到半成品；
(6)将步骤5中的半成品经窑炉高温烧成，烧成温度1150℃，烧成时间95min；
(7)将烧成的砖坯经过抛釉、磨边工序，制得温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板。
实施例2
一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，包括依次排列的基体层1、隔热层2、第一绝缘层3、石墨烯发热层4、第二绝缘层5、防水层6和岩板面层7；
基体层1以重量份数计，包括以下原料：煅烧高岭土12份、硅藻土37份、长石4份、玄武岩5份以及蒙脱土30份；
隔热层2为无机活性保温材料；
岩板面层7包括底釉和面釉，底釉以重量份数计，包括以下原料，河砂7份、蒙脱土12份、膨润土9份、水滑石5份、高铝土28份、锆英砂29份、粉煤灰13份、方解石8份、陶瓷熔块6份、氧化锌1份以及氧化镁2份，面釉以重量份数计，包括以下原料：钠长石38份、凹凸棒9份、方解石9份、玄武岩纤维10份、煅烧氧化铝23份、硅酸锆22份、高岭土尾矿19份、石英粉16份、硼泥13份、二硼化钛2份以及氧化钛2份；
防水层6为聚对苯二甲酸乙二脂塑料；
所述基体层1的化学成分由以下重量百分比组成：
SiO2 66.5％，
AL2O3 20.50％，
Fe2O3 0.51％，
CaO 0.01％，
MgO 0.79％，
K2O 1％，
Na2 3％。
其中，隔热层2的边沿设置有隔热带20，所述隔热带20沿纵向向上延伸，且隔热带20的内侧与隔热层2形成第一发热槽，外侧与隔热层2形成第二发热槽，所述石墨烯发热层4涂设在第一发热槽及第二发热槽上，所述第一绝缘层3与第二绝缘层5分别设置在石墨烯发热层4的两侧面，所述防水层6顶面粘接在岩板面层7的底面，且防水层6的底面粘接所述第二绝缘层5。
制备方法包括以下步骤：
(1)选取相应比例的坯体原料进行配料，再加入适量的水经球磨细碎成细度为万孔筛余的浆料，将浆料经除铁过筛喷雾干燥制成粉料，将粉料用自动压砖机进行干压成型，然后干燥得到基体层1，干燥温度175℃，干燥时间95min；
(2)在步骤1得到的基体层1上铺设隔热层2，隔热层2通过隔热带20分隔出第一发热槽和第二发热槽，并在第一发热槽及第二发热槽上铺设第一绝缘层3；
(3)在第一绝缘层3上通过静电喷头喷涂附着石墨烯涂料，直至石墨烯涂料与隔热带20齐平，并通过波长5000nm、光照强度400lux的光固化机将石墨烯涂料固化形成石墨烯发热层4；
(4)将第一绝缘层3铺设在石墨烯发热层4上，再将防水层6粘接在第二绝缘层5上，得到带石墨烯发热的岩板胚体；
(5)在带石墨烯发热的岩板胚体上施底釉，形成底釉层，再往底釉层上喷施面釉，得到半成品；
(6)将步骤5中的半成品经窑炉高温烧成，烧成温度1200℃，烧成时间90min；
(7)将烧成的砖坯经过抛釉、磨边工序，制得温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板。
实施例3
一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，包括依次排列的基体层1、隔热层2、第一绝缘层3、石墨烯发热层4、第二绝缘层5、防水层6和岩板面层7；
基体层1以重量份数计，包括以下原料：煅烧高岭土15份、硅藻土40份、长石5份、玄武岩8份以及蒙脱土35份；
隔热层2为硅酸盐保温材料；
岩板面层7包括底釉和面釉，底釉以重量份数计，包括以下原料，河砂8份、蒙脱土15份、膨润土10份、水滑石6份、高铝土30份、锆英砂30份、粉煤灰15份、方解石10份、陶瓷熔块8份、氧化锌2份以及氧化镁2份，面釉以重量份数计，包括以下原料：钠长石25份、凹凸棒10份、方解石10份、玄武岩纤维12份、煅烧氧化铝25份、硅酸锆25份、高岭土尾矿20份、石英粉18份、硼泥15份、二硼化钛3份以及氧化钛2份；
防水层6为高分子氟碳材料、聚对苯二甲酸乙二脂塑料两种的组合；
所述基体层1的化学成分由以下重量百分比组成：
SiO2 68％，
AL2O3 21.00％，
Fe2O3 0.80％，
CaO 0.11％，
MgO 0.84％，
K2O 2％，
Na2 3.5％。
其中，隔热层2的边沿设置有隔热带20，所述隔热带20沿纵向向上延伸，且隔热带20的内侧与隔热层2形成第一发热槽，外侧与隔热层2形成第二发热槽，所述石墨烯发热层4涂设在第一发热槽及第二发热槽上，所述第一绝缘层3与第二绝缘层5分别设置在石墨烯发热层4的两侧面，所述防水层6顶面粘接在岩板面层7的底面，且防水层6的底面粘接所述第二绝缘层5。
制备方法包括以下步骤：
(1)选取相应比例的坯体原料进行配料，再加入适量的水经球磨细碎成细度为万孔筛余的浆料，将浆料经除铁过筛喷雾干燥制成粉料，将粉料用自动压砖机进行干压成型，然后干燥得到基体层1，干燥温度185℃，干燥时间70min；
(2)在步骤1得到的基体层1上铺设隔热层2，隔热层2通过隔热带20分隔出第一发热槽和第二发热槽，并在第一发热槽及第二发热槽上铺设第一绝缘层3；
(3)在第一绝缘层3上通过静电喷头喷涂附着石墨烯涂料，直至石墨烯涂料与隔热带20齐平，并通过波长10000nm、光照强度1000lux的光固化机将石墨烯涂料固化形成石墨烯发热层4；
(4)将第一绝缘层3铺设在石墨烯发热层4上，再将防水层6粘接在第二绝缘层5上，得到带石墨烯发热的岩板胚体；
(5)在带石墨烯发热的岩板胚体上施底釉，形成底釉层，再往底釉层上喷施面釉，得到半成品；
(6)将步骤5中的半成品经窑炉高温烧成，烧成温度1250℃，烧成时间85min；
(7)将烧成的砖坯经过抛釉、磨边工序，制得温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板。
通过对上述实施例1、2和3制备所得温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板与传统的发热瓷砖进行性能检测对比；
将三个石墨烯发热岩板与一个传统发热瓷砖同时接电加热30分钟后断电，3分钟后分别用手触摸三个石墨烯发热岩板及传统发热瓷砖，明显三个石墨烯发热岩板的表面温度高于传统发热瓷砖的表面温度，从而得出隔热层2使得岩板的保温效果更好的功效。
采用实施例1的石墨烯发热岩板进行检测，接电加热30分钟后断电，3分钟后分别用手触摸处于隔热带20内侧的岩板表面和处于隔热带20外侧的岩板表面，明显处于隔热带20内侧的岩板表面温度高于处于隔热带20外侧的岩板表面温度，从而得出隔热带20可防止大部分热量从岩板的侧边流失的功效。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按以上所述而顺畅地实施本发明；但是凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许变更、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的变更、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，其特征在于：包括依次排列的基体层、隔热层、第一绝缘层、石墨烯发热层、第二绝缘层、防水层和岩板面层，所述隔热层的边沿设置有隔热带，所述隔热带沿纵向向上延伸，且隔热带的内侧与隔热层形成第一发热槽，外侧与隔热层形成第二发热槽，所述石墨烯发热层涂设在第一发热槽及第二发热槽上，所述第一绝缘层与第二绝缘层分别设置在石墨烯发热层的两侧面，所述防水层顶面粘接在岩板面层的底面，且防水层的底面粘接所述第二绝缘层。
2.根据权利要求1所述的一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，其特征在于：所述基体层以重量份数计，包括以下原料：煅烧高岭土10-15份、硅藻土35-40份、长石2-5份、玄武岩3-8份以及蒙脱土25-35份。
3.根据权利要求1所述的一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，其特征在于：所述隔热层为复合硅酸盐隔热材料、无机活性保温材料、硅酸盐保温材料、陶瓷保温材料中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，其特征在于：所述岩板面层包括底釉和面釉，底釉以重量份数计，包括以下原料，河砂5-8份、蒙脱土10-15份、膨润土8-10份、水滑石4-6份、高铝土25-30份、锆英砂28-30份、粉煤灰12-15份、方解石6-10份、陶瓷熔块5-8份、氧化锌1-2份以及氧化镁1-2份，面釉以重量份数计，包括以下原料：钠长石15-25份、凹凸棒8-10份、方解石8-10份、玄武岩纤维9-12份、煅烧氧化铝20-25份、硅酸锆20-25份、高岭土尾矿18-20份、石英粉15-18份、硼泥10-15份、二硼化钛1-3份以及氧化钛1-2份。
5.根据权利要求1所述的一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，其特征在于：所述防水层为高分子氟碳材料、聚对苯二甲酸乙二脂塑料中的一种或两种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板，其特征在于：所述基体层的化学成分由以下重量百分比组成：
SiO2 66.5％-68％，
AL2O3 20.50％-21.00％，
Fe2O3 0.51％-0.80％，
CaO 0-0.11％，
MgO 0.79-0.84％，
K2O 1-2％，
Na2 3.0％-3.5％。
7.据权利要求1-6任一项所述的一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选取相应比例的坯体原料进行配料，再加入适量的水经球磨细碎成细度为万孔筛余的浆料，将浆料经除铁过筛喷雾干燥制成粉料，将粉料用自动压砖机进行干压成型，然后干燥得到基体层；
(2)在步骤1得到的基体层上铺设隔热层，隔热层通过隔热带分隔出第一发热槽和第二发热槽，并在第一发热槽及第二发热槽上铺设第一绝缘层；
(3)在第一绝缘层上通过静电喷头喷涂附着石墨烯涂料，直至石墨烯涂料与隔热带齐平，并通过光固化机将石墨烯涂料固化形成石墨烯发热层；
(4)将第一绝缘层铺设在石墨烯发热层上，再将防水层粘接在第二绝缘层上，得到带石墨烯发热的岩板胚体；
(3)在带石墨烯发热的岩板胚体上施底釉，形成底釉层，再往底釉层上喷施面釉，得到半成品；
(4)将步骤5中的半成品经窑炉高温烧成，烧成温度1150～1250℃，烧成时间85～95min；
(5)将烧成的砖坯经过抛釉、磨边工序，制得温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板。
8.根据权利要求7所述的一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板的制备方法，其特征在于：所述步骤1的基体层干燥温度150-185℃，干燥时间70-120min。
9.根据权利要求7所述的一种温度分散均匀且保暖的石墨烯发热岩板的制备方法，其特征在于：所述步骤3的光固化机的波长300-10000nm、光照强度0.05-1000lux。
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