CN113249762A - 一种石墨烯高温加热铝板的制备方法 - Google Patents

一种石墨烯高温加热铝板的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，属于电热板制备技术领域。本发明解决了现有电热板加热温度低，加热不均匀，升温速率慢，热转换效率低，功耗大等问题。本发明提供的方法包括：一、石墨烯油墨的制备；二、对基体铝板进行预处理；三、在处理后的基体上安装电极；四、印刷石墨烯油墨，进行封装处理，得到石墨烯高温加热铝板。本发明采用石墨烯作为导电油墨，提高了电热板的发热温度，使其加热更均匀，升温速率更快，并且在提升热转换效率的同时降低了功耗。此外，本发明对基体铝板进行微弧氧化处理，使其表面生成Al2O3薄膜，大大提高基体表面的耐磨、耐蚀、耐压绝缘和抗高温的性能。

Description

一种石墨烯高温加热铝板的制备方法
技术领域
本发明涉及一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，属于电热板制备技术领域。
背景技术
铝作为轻金属有着优异的导热性能，被广泛的应用在加热领域。目前一些加热铝板的制备是在其表面印刷金属系油墨或传统碳系油墨，但其都具有较大的局限性。金属系油墨一般的主要元素为铜、金和银，铜易被氧化，金和银的稳定性较好，但其属于贵金属，成本较高。传统碳系油墨附着力差，涂层结构不稳定，产品使用过程中易出现质量问题。
石墨烯是一种六边形蜂窝状结构二维晶体，具有极高的导电、导热、耐腐蚀等优异的性能，单层石墨烯在室温下的热导率可达5300W·m-1·K-1远远高于金刚石、碳纳米管等材料，比金属铜高出10倍左右，是目前已知的热导率最高的碳材料。
因此，利用具有优异导电性、导热性和化学稳定性的石墨烯，提供一种石墨烯高温加热铝板来解决现有高温加热铝板加热温度低，加热不均匀，升温速率慢，热转换效率低，功耗大等问题是十分必要的。
发明内容
本发明为了解决现有高温加热铝板加热温度低，加热不均匀，升温速率慢，热转换效率低，功耗大等问题，提供一种石墨烯高温加热铝板的制备方法。
本发明的技术方案：
一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，石墨烯油墨的制备：
将石墨烯加入到无水乙醇中进行超声分散，随后加入溶剂和黏结剂，并放置于变频分散机中分散处理，分散均匀后获得石墨烯油墨；
步骤二，对基体铝板进行预处理：
将基材铝板进行微弧氧化处理，在基材铝板的表面生成Al2O3薄膜，并采用绝缘材料对Al2O3薄膜进行封装处理；
步骤三，安装电极：
在经过步骤二预处理后的基体铝板上安装电极，将电极贴附在处理后的基体铝板上，进行压制和烘干处理，使电极紧密固定在基体铝板上；
步骤四，印刷石墨烯油墨；
在经过步骤三处理后的基体铝板上印刷厚度为1mm-2mm的石墨烯油墨，并进行退火处理，然后采用绝缘材料对石墨烯表面进行封装处理，获得石墨烯高温加热铝板。
进一步限定，步骤一获得的石墨烯油墨的质量百分数为2％-7％，黏结剂的质量百分数为2％-7％。
更进一步限定，黏结剂为乙基纤维素，溶剂为乙二醇。
进一步限定，步骤二中在基材铝板的表面生成Al2O3薄膜的厚度为20μm-200μm。
进一步限定，步骤二中微弧氧化处理条件为；封装处理为电压为400-600V，时间采用10-50分钟；封装处理采用绝缘漆和乙基纤维素进行印刷。进一步限定，步骤二和步骤四中的绝缘材料为水玻璃和绝缘树脂的混合物。
进一步限定，步骤三中的电极为铜条。
进一步限定，步骤四中退火处理温度为200℃-450℃。
本发明具有以下有益效果：本发明采用石墨烯作为导电油墨，提高了加热铝板的发热温度，使发热温度达到200℃左右，同时使加热铝板加热更均匀，升温速率更快，在提升热转换效率的同时降低了功耗。此外，本发明对基体铝板进行微弧氧化处理，使其表面生成Al2O3薄膜，大大提高基体表面的耐磨、耐蚀、耐压绝缘和抗高温的性能。
附图说明
图1为实施例1制备的石墨烯高温加热铝板与基材铝板的红外测温示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明均为常规方法。所用材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规材料、试剂、方法和仪器，本领域技术人员均可通过商业渠道获得。
实施例1：
步骤一，石墨烯油墨的制备：
将石墨烯加入到无水乙醇中进行超声分散，随后加入溶剂和黏结剂，并放置于变频分散机中分散处理，分散均匀后获得石墨烯油墨；
其中，黏结剂为乙基纤维素，溶剂为乙二醇；获得的石墨烯油墨的质量百分数为5％，黏结剂的质量百分数为2％。
步骤二，对基体铝板进行预处理：
将基材铝板进行微弧氧化处理，在基材铝板的表面生成厚度为20μm的Al2O3薄膜，并采用绝缘材料对Al2O3薄膜进行封装处理；
其中，微弧氧化电源电压为400V，时间采用20分钟；封装处理采用绝缘漆和乙基纤维素进行印刷。
步骤三，安装电极：
在经过步骤二预处理后的基体铝板上安装电极，将电极贴附在处理后的基体铝板上，进行压制和烘干处理，使电极紧密固定在基体铝板上；
其中，电极为铜条，压制压力为70MP，烘干温度为220℃。
步骤四，印刷石墨烯油墨；
在经过步骤三处理后的基体铝板上印刷厚度为1mm的石墨烯油墨，并进行退火处理，然后采用绝缘材料对石墨烯表面进行封装处理，获得石墨烯高温加热铝板。
如图1所示，本实施例获得的石墨烯高温加热板的极限发热温度为192.5℃-197.6℃，比基材铝板(95.7℃-119.8℃)提高近1倍，且石墨烯高温加热板的发热温差为5.1℃，比基材铝板的发热温差24.1有很大幅度降低，说明本实施例提供的加热板加热更均匀。
实施例2：
步骤一，石墨烯油墨的制备：
将石墨烯加入到无水乙醇中进行超声分散，随后加入溶剂和黏结剂，并放置于变频分散机中分散处理，分散均匀后获得石墨烯油墨；
其中，黏结剂为乙基纤维素，溶剂为乙二醇；获得的石墨烯油墨的质量百分数为6％，黏结剂的质量百分数为1.5％。
步骤二，对基体铝板进行预处理：
将基材铝板进行微弧氧化处理，在基材铝板的表面生成厚度为150μm的Al2O3薄膜，并采用绝缘材料对Al2O3薄膜进行封装处理；
其中，微弧氧化处理电源电压为500V，时间采用20分钟；封装处理采用绝缘漆和乙基纤维素进行印刷骤三，安装电极：
在经过步骤二预处理后的基体铝板上安装电极，将电极贴附在处理后的基体铝板上，进行压制和烘干处理，使电极紧密固定在基体铝板上；
其中，电极为铜条，压制压力为110MP，烘干温度为230℃。
步骤四，印刷石墨烯油墨；
在经过步骤三处理后的基体铝板上印刷厚度为1.5mm的石墨烯油墨，并进行退火处理，然后采用绝缘材料对石墨烯表面进行封装处理，获得石墨烯高温加热铝板。
实施例3：
步骤一，石墨烯油墨的制备：
将石墨烯加入到无水乙醇中进行超声分散，随后加入溶剂和黏结剂，并放置于变频分散机中分散处理，分散均匀后获得石墨烯油墨；
其中，；获得的石墨烯油墨的质量百分数为7％，黏结剂的质量百分数为5％。
步骤二，对基体铝板进行预处理：
将基材铝板进行微弧氧化处理，在基材铝板的表面生成厚度为140μm的Al2O3薄膜，并采用绝缘材料对Al2O3薄膜进行封装处理；
其中，。
微弧氧化电源电压为600V，时间采用10分钟；封装处理采用绝缘漆和乙基纤维素进行印刷。
在经过步骤二预处理后的基体铝板上安装电极，将电极贴附在处理后的基体铝板上，进行压制和烘干处理，使电极紧密固定在基体铝板上；
其中，电极为铜条，压制压力为115MP，烘干温度为230℃。
步骤四，印刷石墨烯油墨；
在经过步骤三处理后的基体铝板上印刷厚度为2mm的石墨烯油墨，并进行退火处理，然后采用绝缘材料对石墨烯表面进行封装处理，获得石墨烯高温加热铝板。

Claims (9)

1.一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，该方法是按照以下步骤进行的：
步骤一，石墨烯油墨的制备：
将石墨烯加入到无水乙醇中进行超声分散，随后加入溶剂和黏结剂，并放置于变频分散机中分散处理，分散均匀后获得石墨烯油墨；
步骤二，对基体铝板进行预处理：
将基材铝板进行微弧氧化处理，在基材铝板的表面生成Al2O3薄膜，并采用绝缘材料对Al2O3薄膜进行封装处理；
步骤三，安装电极：
在经过步骤二预处理后的基体铝板上安装电极，将电极贴附在处理后的基体铝板上，进行压制和烘干处理，使电极紧密固定在基体铝板上；
步骤四，印刷石墨烯油墨；
在经过步骤三处理后的基体铝板上印刷厚度为1mm-2mm的石墨烯油墨，并进行退火处理，然后采用绝缘材料对石墨烯表面进行封装处理，获得石墨烯高温加热铝板。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，所述的步骤一获得的石墨烯油墨的质量百分数为2％-7％，黏结剂的质量百分数为2％-7％。
3.根据权利要求1或2所述的一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，所述的黏结剂为乙基纤维素，溶剂为乙二醇。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中在基材铝板的表面生成Al2O3薄膜的厚度为20μm-200μm。
5.根据权利要求1所述的一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中微弧氧化处理条件为电压为400-600V，时间采用10-50分钟；封装处理采用绝缘漆和乙基纤维素进行印刷。
6.根据权利要求1所述的一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，所述的步骤二和步骤四中的绝缘材料为水玻璃和绝缘树脂的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中的电极为铜条。
8.根据权利要求1所述的一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中压制压力为70MP-120MP，烘干温度为200-300℃。
9.根据权利要求1所述的一种石墨烯高温加热铝板的制备方法，其特征在于，所述的所述的步骤四中退火处理温度为200℃-450℃。
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