CN113388314A - 一种远红外频谱发生器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及材料工程技术领域，具体公开了一种远红外频谱发生器及其制备方法。本发明的远红外频谱发生器包括辐射层、加热层和隔热层，辐射层置于加热层的辐射面，隔热层置于加热层相对于辐射层的隔热面；辐射层由远红外功能涂料涂覆于加热层的辐射面形成；隔热层由隔热功能涂料涂覆于加热层相对于辐射层的隔热面形成。本发明远红外频谱发生器，结构简单，制造简单且成本较低，但远红外功能显著，具有能辐射6～14μm的波长远红外线，其法向全辐射率可达0.9，其还可永久释放负离子，具有抗菌和净化空气的作用；本发明远红外频谱发生器可减少辐射层及加热层的远红外辐射的损失，从而加强远红外频谱发生器辐射层方向的远红外辐射作用。

Description

一种远红外频谱发生器及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料工程技术领域，尤其是涉及一种远红外频谱发生器及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，诸如远红外电热毯、远红外桑拿房等具有医疗保健作用的电热远红外频谱发生设备越来越受到人们的青睐。
保健类的电热远红外频谱发生设备是通过在发热设备上涂覆远红外涂料而发挥功能，其在通电受热后会发出波长为6～14μm的远红外光并产生远红外辐射，由于所发出的波长为6～14μm的远红外光谱近似太阳光谱，因此便于人体吸收，有益人体健康，从而达到理疗保健的效果。现有远红外频谱发生器其远红外辐射法向全辐射率通常在0.85～0.87左右，且由于使用过程中汗液可能会粘在远红外频谱发生器的表面，容易滋生霉菌，因此，还有改善的空间。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种远红外频谱发生器及其制备方法，本发明的远红外频谱发生器具有能辐射6～14μm的波长远红外线，永久释放负离子功能和抗菌功能，其法向全辐射率可达0.9。
第一方面，本发明提供了一种远红外频谱发生器，所述远红外频谱发生器包括辐射层、加热层和隔热层，所述辐射层置于加热层的辐射面，所述隔热层置于加热层相对于辐射层的隔热面；所述辐射层由远红外功能涂料涂覆于所述加热层的辐射面形成；所述隔热层由隔热功能涂料涂覆于所述加热层相对于辐射层的隔热面形成。
本发明的远红外频谱发生器组成简单，成本低廉；不仅能发出易于人体吸收的波长为6～14μm的远红外光谱，并且远红外辐射法向全辐射率高，可以达到0.9；并且远红外频谱发生器在使用过程中不容易滋生霉菌，可以永久释放负离子功能具有抗菌的效果。
作为本发明所述远红外频谱发生器的优选实施方式，所述远红外功能涂料包括以下重量份数的成分：粘结剂20～60份，复合金属氧化物粉体10～25份，硅酸盐矿物粉体0.1～10份，硅烷偶联剂0.01～2份，石墨烯0.1～5份，纳米银0.06～1份，分散剂0.5～3份和水30～50份。
辐射层置于加热层的辐射面，其由远红外功能涂料涂覆于所述加热层的辐射面所形成，其中远红外功能涂料包含了能够产生波长为6～14μm光谱的复合金属氧化物粉体，硅酸盐矿物粉体加入至远红外功能涂料中，不仅能够进一步增强辐射层的辐射强度，还能在受热后使本发明的远红外频谱发生器永久释放负离子，从而起到抑菌和净化空气的作用。
本发明通过粘结剂、硅烷偶联剂的结合，则能够大大增强辐射层与加热层的粘附性，不会使辐射层由于长期受热而发生极易与发热设备脱离的状况，增强了电热远红外频谱发生器的使用效果以及延长了使用寿命。
石墨烯和纳米银的加入，不仅提升辐射层的热辐射性能，还提升了辐射层的抗菌性能，最终使远红外频谱发生器的综合性能显著提升。分散剂的加入，使辐射层体系中复合金属氧化物粉体、硅酸盐矿物粉体、石墨烯和纳米银等粒子均匀分散，更加稳定，不仅提高辐射层的表面的均一性，也使辐射层的制备过程更加简易。
更优选地，分散剂为水性分散剂或水性分散剂混合物。
作为本发明所述远红外频谱发生器的优选实施方式，所述隔热功能涂料包括以下重量份数的成分：粘结剂20～60份，功能隔热粉体0.5～10份和水30～70份。
隔热层置于加热层相对于辐射层的隔热面上，隔热层为本发明的远红外频谱发生器提供远红外辐射辅助增强作用。在本发明中，功能隔热粉体的加入，使用隔热层具有较高的透明度高和良好的防辐射性，特别是对红外线具有强烈的反射作用，起到隔热作用的同时减少辐射层和加热层的能量损失，辅助增强辐射层方向的远红外辐射性能。
作为本发明所述远红外频谱发生器的优选实施方式，所述辐射层还包括0.1～5重量份数的复合无机硅陶瓷粉体，所述复合无机硅陶瓷粉体为碳化硅和氮化硅中的一种或两种。
在本发明中，辐射层还包括0.1～5重量份数的复合无机硅陶瓷粉体，可以进一步提升辐射层的远红外性能，提高红外频谱发生器的品质。
作为本发明所述远红外频谱发生器的优选实施方式，所述复合金属氧化物粉体为氧化铬绿、氧化钇、氧化铝、氧化锆和氧化钛中的至少一种；所述硅酸盐矿物粉体为托玛琳粉体、泗滨浮石粉体、麦饭石粉体、海鸥石粉体和硅藻土粉体中的至少一种；所述粘结剂包括水性环氧树脂粘结剂A组分和水性环氧树脂粘结剂B组分。
更优选地，水性环氧树脂粘结剂A组分和水性环氧树脂粘结剂B组分可来源于深圳市幸丰科技有限公司。
其中硅酸盐矿物粉体还可以是那些包含矿物元素尽可能多的硅酸盐矿物粉体，例如含有Na、Mg、Ca、Fe、Li、Al、Si、B、Zr等全部元素或其中部分元素。复合金属氧化物粉体还可以是具有较高远红外辐射性能的金属氧化物粉体。
粘结剂包括水性环氧树脂粘结剂A组分和水性环氧树脂粘结剂B组分，虽然粘结剂种类繁多，但是本发明所采用水性环氧树脂粘结剂A组分和水性环氧树脂粘结剂B组分，辐射层体系中的复合金属氧化物粉体、硅酸盐矿物粉体和复合无机硅陶瓷粉体等功能粉体可先分散至水性环氧树脂B组分体系中，使用时加入适量的水性环氧树脂A组分即可使用。
本发明的体系一方面利于保存，另一方面由于水是本体系的溶剂，体系粘度调节会更加方便，避免了常用有机溶剂挥发对操作人员身体的伤害和对环境的污染，更加安全环保。同时该种类的粘结剂的原材料价格低廉，成本更易控制。
作为本发明所述远红外频谱发生器的优选实施方式，所述复合金属氧化物粉体的粒径为0.01～2.0μm，所述硅酸盐矿物粉体的粒径为0.01～2.0μm。
本发明选用复合金属氧化物粉体、硅酸盐矿物粉体和复合无机硅陶瓷粉体，粒径均为0.01～2.0μm，设置粒径在此范围，可以更利于粉体在辐射层体系中的分散稳定性以及发挥较高的辐射率。由于粒径越小，表面积就越大，分布在表面的原子就越多，将导致颗粒的表面活性显著增大，而表面活性的增大有利于微观粒子吸收外来的能量，因此小粒径有利于辐射强度的提高。但是如果粒径过小(＜0.01μm)，例如复合金属氧化物粉体，特别是体系中有石墨烯存在的情况下，过细的粉体易受静电力的影响而团聚，不宜分撒，导致加工要求和成本会更高，而当粉体的粒径较大，具体的例如高于2μm时，则不利于形成致密美观的辐射层，影响远红外辐射效果。本发明专利粉体粒径为0.01～2.0μm，当粉体的粒径降到0.01μm，也可以有较好的分散性和稳定性，由于粒径降低，本发明专利辐射层的远红外辐射更强，并且本发明采用的粘结剂粘度较大，有利于远红外频谱发生器的制备。
作为本发明所述远红外频谱发生器的优选实施方式，所述功能隔热粉体为氧化铟锡和氧化锡锑的一种或两种，功能隔热粉体的粒径为0.01～0.5μm。
作为本发明所述远红外频谱发生器的优选实施方式，所述复合无机硅陶瓷粉体的粒径为0.01～2.0μm。
作为本发明所述远红外频谱发生器的优选实施方式，所述加热层为铝电热板、石英电热板、陶瓷电热板和柔性电热板中的一种。
加热层可以为本发明的远红外频谱发生器提供热源，加热层电热稳定性良好，且易根据实际用途设计形状，可以是平板、曲形或者其他异形。
第二方面，本发明提供了上述的远红外频谱发生器的制备方法，包括以下步骤：
1)称取10～25重量份数的复合金属氧化物粉体、0.1～10重量份数的硅酸盐矿物粉体和0.1～5重量份数的复合无机硅陶瓷粉体加入至30～50重量份数的水中，混合搅拌，形成辐射层第一混合液；
2)向所述辐射层第一混合液中依次加入0.1～5重量份数的石墨烯、0.06～1重量份数的纳米银、0.5～3重量份数的分散剂和0.01～2重量份数的硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，形成远红外功能浆料；
3)向所述远红外功能浆料中加入10～30重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分，混合搅拌均匀，形成远红外功能涂料预固化体系；
4)向所述远红外功能涂料预固化体系中加入10～30重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，形成远红外功能涂料；
5)向所述远红外功能涂料中加入水稀释调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的辐射面上，并置于烘箱中，65～70℃保温1～1.5h，形成辐射层1；
6)再向辐射层1的表面喷涂步骤5)稀释后的远红外功能涂料，并置于烘箱中，65～70℃保温2～6h，即形成辐射层；
7)将0.5～10重量份数的功能隔热粉体、30～50重量份数的水，混合搅拌后，加入10～30重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分中，混合搅拌均匀，形成隔热层第一混合液；
8)向所述隔热层第一混合液中加入10～30重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，形成隔热功能涂料；
9)向所述隔热功能涂料中加入水调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的隔热面上，并置于烘箱中，65～70℃保温2～6h，即形成隔热层；
10)完成上述1)～9)步骤即制得本发明所述远红外频谱发生器。
更优选地，步骤1)-3)，制备过程中的温度为15～30℃，搅拌转速为1000～15000r/min，搅拌时间为5～30min。其制备条件简单易行，无需大型设备辅助，可操作性高。
当制成的远红外功能涂料预固化体系暂不使用时，可以将其直接密封保存，而在使用时，可按上述步骤4)、5)、6)进行操作，即可形成辐射层。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的远红外频谱发生器，结构简单，制造简单且成本较低，但远红外功能显著，具有能辐射6～14μm的波长远红外线，其法向全辐射率可达0.9，其还可永久释放负离子，具有抗菌和净化空气的作用；
2、本发明提供的远红外频谱发生器，含有特殊的隔热层，具有优良的远红外反射功能，可减少辐射层及加热层的远红外辐射的损失，从而加强远红外频谱发生器辐射层方向的远红外辐射作用，同时可以减少散热，降低能耗。
附图说明
图1为本发明远红外频谱发生器的结构示意图；
图2为本发明远红外频谱发生器制备方法的流程图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
在以下实施例和对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、一种远红外频谱发生器及其制备方法
一种远红外频谱发生器，包括辐射层、加热层和隔热层，辐射层置于加热层的辐射面，隔热层置于加热层相对于辐射层的隔热面；辐射层由远红外功能涂料涂覆于加热层的辐射面形成；隔热层由隔热功能涂料涂覆于加热层相对于辐射层的隔热面形成(参考图1)。在本实施例中，加热层为铝电热板，在其他实施例中，加热层还可以为石英电热板、陶瓷电热板和柔性电热板中的一种。
其中，远红外功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分20份，水性环氧树脂粘结剂B组分22份，复合金属氧化物粉体20份(由氧化铬绿5份、氧化钛10份、氧化铝5份混合而成)，硅酸盐矿物粉体7份(由托玛琳5份、麦饭石2份混合而成)，硅烷偶联剂1份，石墨烯0.5份，纳米银0.1份，分散剂1份和水28.4份。
其中隔热功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分20份，水性环氧树脂粘结剂B组分22份，氧化锡锑1份，水57份。其中，氧化铬绿、氧化钛、氧化铝、托玛琳、麦饭石和氧化锡锑粉体的粒径均为0.01～0.05μm。
上述远红外频谱发生器的制备方法，包括以下步骤：
1)称取上述重量份数的氧化铬绿、氧化钛、氧化铝、托玛琳和麦饭石加入至水中，混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成辐射层第一混合液；
2)向辐射层第一混合液中依次加入上述重量份数的石墨烯、纳米银、分散剂和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能浆料；
3)向远红外功能浆料中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌30min，形成远红外功能涂料预固化体系；
4)向远红外功能涂料预固化体系中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能涂料；
5)向远红外功能涂料中加入水稀释调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的辐射面上，并置于烘箱中，65℃保温1h，形成辐射层1；
6)再向辐射层1的表面喷涂步骤5)稀释后的远红外功能涂料，并置于烘箱中，65℃保温6h，即形成辐射层；
7)将上述重量份数的氧化锡锑和水，混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，然后加入上述水性环氧树脂粘结剂B组分中，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌20min，形成隔热层第一混合液；
8)向隔热层第一混合液中加入上述的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌10min，形成隔热功能涂料；
9)向所述隔热功能涂料中加入水调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的隔热面上，并置于烘箱中，65℃保温4h，即形成隔热层；
10)完成上述1)～9)步骤即制得本发明的远红外频谱发生器(参考图2)。
实施例2、一种远红外频谱发生器及其制备方法
实施例2的远红外频谱发生器结构与实施例1相同，区别在于，远红外功能涂料和隔热功能涂料配方不同。
远红外功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分20份，水性环氧树脂粘结剂B组分22份，复合金属氧化物粉体10份(由氧化铬绿2份、氧化锆2份、氧化钛5份、氧化铝1份混合而成)，硅酸盐矿物粉体5份(由托玛琳2份、麦饭石2份、硅藻土粉体1份混合而成)，碳化硅5份，硅烷偶联剂0.5份，石墨烯1份，纳米银0.2份，分散剂1份和水35.3份。
其中隔热功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分20份，水性环氧树脂粘结剂B组分22份，氧化锡锑1份，氧化铟锡0.5份，水56.5份。其中，氧化铬绿、氧化锆、氧化钛、氧化铝、托玛琳、麦饭石、硅藻土粉体和碳化硅的粒径均为0.1～1μm，氧化锡锑、氧化铟锡的粒径均为0.01～0.05μm。
上述远红外频谱发生器的制备方法，包括以下步骤：
1)称取上述重量份数的氧化铬绿、氧化锆、氧化钛、氧化铝、托玛琳、麦饭石、硅藻土粉体和碳化硅加入至水中，混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成辐射层第一混合液；
2)向辐射层第一混合液中依次加入上述重量份数的石墨烯、纳米银、分散剂和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能浆料；
3)向远红外功能浆料中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌30min，形成远红外功能涂料预固化体系；
4)向远红外功能涂料预固化体系中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能涂料；
5)向远红外功能涂料中加入水稀释调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的辐射面上，并置于烘箱中，65℃保温1h，形成辐射层1；
6)再向辐射层1的表面喷涂步骤5)稀释后的远红外功能涂料，并置于烘箱中，65℃保温6h，即形成辐射层；
7)将上述重量份数的氧化锡锑、氧化铟锡和水，混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，然后加入上述水性环氧树脂粘结剂B组分中，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌25min，形成隔热层第一混合液；
8)向隔热层第一混合液中加入上述的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌10min，形成隔热功能涂料；
9)向所述隔热功能涂料中加入水调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的隔热面上，并置于烘箱中，65℃保温4h，即形成隔热层；
10)完成上述1)～9)步骤即制得本发明的远红外频谱发生器。
实施例3、一种远红外频谱发生器及其制备方法
实施例3的远红外频谱发生器结构与实施例1相同，区别在于，远红外功能涂料和隔热功能涂料配方不同。
远红外功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分10份，水性环氧树脂粘结剂B组分10份，复合金属氧化物粉体25份(由氧化铬绿6份、氧化钇7份、氧化钛8份、氧化铝4份混合而成)，硅酸盐矿物粉体10份(由托玛琳3份、泗滨浮石粉体3份、麦饭石3份、硅藻土粉体1份混合而成)，氮化硅0.1份，硅烷偶联剂0.01份，石墨烯0.1份，纳米银0.06份，分散剂0.5份和水44.23份。
其中隔热功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分20份，水性环氧树脂粘结剂B组分15份，氧化铟锡0.5份，水64.5份。其中，氧化铬绿、氧化钇、氧化钛、氧化铝、托玛琳、泗滨浮石粉体、麦饭石、硅藻土粉体和氮化硅的粒径均为1～2μm，氧化铟锡的粒径均为0.1～0.5μm。
上述远红外频谱发生器的制备方法，包括以下步骤：
1)称取上述重量份数的氧化铬绿、氧化钇、氧化钛、氧化铝、托玛琳、泗滨浮石粉体、麦饭石、硅藻土粉体和氮化硅加入至水中，混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成辐射层第一混合液；
2)向辐射层第一混合液中依次加入上述重量份数的石墨烯、纳米银、分散剂和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能浆料；
3)向远红外功能浆料中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌30min，形成远红外功能涂料预固化体系；
4)向远红外功能涂料预固化体系中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能涂料；
5)向远红外功能涂料中加入水稀释调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的辐射面上，并置于烘箱中，65℃保温1h，形成辐射层1；
6)再向辐射层1的表面喷涂步骤5)稀释后的远红外功能涂料，并置于烘箱中，65℃保温6h，即形成辐射层；
7)将上述重量份数的氧化铟锡和水，混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，然后加入上述水性环氧树脂粘结剂B组分中，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌25min，形成隔热层第一混合液；
8)向隔热层第一混合液中加入上述的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌10min，形成隔热功能涂料；
9)向所述隔热功能涂料中加入水调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的隔热面上，并置于烘箱中，65℃保温4h，即形成隔热层；
10)完成上述1)～9)步骤即制得本发明的远红外频谱发生器。
实施例4、一种远红外频谱发生器及其制备方法
实施例4的远红外频谱发生器结构与实施例1相同，区别在于，远红外功能涂料和隔热功能涂料配方不同。
远红外功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分20份，水性环氧树脂粘结剂B组分20份，复合金属氧化物粉体20份(由氧化铬绿4份、氧化钇5份、氧化锆4份、氧化钛4份、氧化铝3份混合而成)，托玛琳0.1份，碳化硅5份，氮化硅5份，硅烷偶联剂2份，石墨烯5份，纳米银1份，分散剂3份和水18.9份。
其中，隔热功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分30份，水性环氧树脂粘结剂B组分30份，氧化锡锑5份、氧化铟锡5份，水30份。其中，氧化铬绿、氧化钇、氧化锆、氧化钛、氧化铝、托玛琳、碳化硅、氮化硅、氧化锡锑、氧化铟锡的粒径均为0.01～0.1μm。
上述远红外频谱发生器的制备方法，包括以下步骤：
1)称取上述重量份数的氧化铬绿、氧化钇、氧化锆、氧化钛、氧化铝、托玛琳、碳化硅和氮化硅加入至水中，混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成辐射层第一混合液；
2)向辐射层第一混合液中依次加入上述重量份数的石墨烯、纳米银、分散剂和硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能浆料；
3)向远红外功能浆料中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌30min，形成远红外功能涂料预固化体系；
4)向远红外功能涂料预固化体系中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能涂料；
5)向远红外功能涂料中加入水稀释调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的辐射面上，并置于烘箱中，65℃保温1h，形成辐射层1；
6)再向辐射层1的表面喷涂步骤5)稀释后的远红外功能涂料，并置于烘箱中，65℃保温6h，即形成辐射层；
7)将上述重量份数的氧化锡锑、氧化铟锡和水，混合搅拌，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，然后加入上述水性环氧树脂粘结剂B组分中，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌25min，形成隔热层第一混合液；
8)向隔热层第一混合液中加入上述的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌10min，形成隔热功能涂料；
9)向所述隔热功能涂料中加入水调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的隔热面上，并置于烘箱中，65℃保温4h，即形成隔热层；
10)完成上述1)～9)步骤即制得本发明的远红外频谱发生器。
对比例1
对比例1的远红外频谱发生器结构不含有隔热层，包括辐射层、加热层，辐射层置于加热层的辐射面，辐射层由远红外功能涂料涂覆于加热层的辐射面形成。
其中，远红外功能涂料包括以下重量份数的成分：水性环氧树脂粘结剂A组分20份，水性环氧树脂粘结剂B组分22份，氧化铬绿15份、麦饭石5份，硅烷偶联剂1份，分散剂1份，水36份。其中，氧化铬绿和麦饭石粉体的粒径均为2～5μm。
上述远红外频谱发生器的制备方法，包括以下步骤：
1)称取上述重量份数的氧化铬绿，麦饭石，硅烷偶联剂，分散剂加入至水中，控制搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能浆料；
2)向远红外功能浆料中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌30min，形成远红外功能涂料预固化体系；
3)向远红外功能涂料预固化体系中加入上述重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，搅拌转速为1200r/min，搅拌5min，形成远红外功能涂料；
4)向远红外功能涂料中加入水稀释调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的辐射面上，并置于烘箱中，65℃保温1h，形成辐射层1；
5)再向辐射层1的表面喷涂步骤4)稀释后的远红外功能涂料，并置于烘箱中，65℃保温3h，即形成辐射层；
6)完成上述1)～5)步骤即制得对比例1的远红外频谱发生器。
对比例2
对比例2的远红外频谱发生器结构不含有隔热层，包括辐射层、加热层，辐射层置于加热层的辐射面，辐射层由远红外功能涂料涂覆于加热层的辐射面形成。其中远红外功能涂料的组分及重量份数与实施例1的远红外功能涂料相同，远红外频谱发生器的制备方法与实施例1相似。
对比例3
对比例3的远红外频谱发生器结构与实施例1相同，区别在于，远红外功能涂料配方不同：不含有石墨烯，纳米银的重量份数为0.6份，其余组分及参数与实施例1相同。
对比例4
对比例4的远红外频谱发生器结构与实施例1相同，区别在于，远红外功能涂料和隔热功能涂料配方不同：采用羧甲基纤维素替换水性环氧树脂粘结剂A组分和水性环氧树脂粘结剂B组分，其羧甲基纤维素的重量份数为44份，其余组分及参数与实施例1相同。.
对比例5
对比例5的远红外频谱发生器结构与实施例1相同，区别在于，远红外功能涂料配方不同：不含有托玛琳和麦饭石，其余组分及参数与实施例1相同。
试验例、检测远红外频谱发生器性能
对实施例1-4及对比例1-5制备的远红外频谱发生器法向全发射率和抗菌性进行检测，结果见表1，具体各检测方法如下：
法向全发射率：参照GB/T4653-1984《红外辐射涂料通用技术条件》进行法向全发射率的测量。
电热辐射转换率：参照GB/T7287-2008《红外辐射加热器实验方法》进行电热辐射转换率的测量。
负离子浓度：参照JC/T1016-2006《材料负离子发生量的测试方法》进行负离子发生量的测量，测量时间为6h。
抗菌率(黑曲霉、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌)：GB/T 21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果，抗菌率≥99％为合格。
表1各远红外频谱发生器的试验结果
Figure BDA0003136918120000121
Figure BDA0003136918120000131
由上述表1可知，本发明实施例1-4制备的远红外频谱发生器制造简单能耗低，但远红外功能显著，具有能辐射6～14μm的波长远红外线，其法向全辐射率可达0.9，电热辐射转化率为60％以上，可永久释放负离子(可达到700个/cm3)，具有抗菌和净化空气的作用。
与实施例1相比，对比例1的远红外频谱发生器不含有隔热层，并且远红外功能涂料配方也发生了部分变化(不含有纳米银等)，其远红外频谱发生器的法向全发射率和电热辐射转化率较实施例1差，并且远红外频谱发生器不能抗菌，说明本发明的远红外频谱发生器解决了现有技术中远红外法向全辐射率低，使用过程容易滋生霉菌的技术缺陷。
对比例2的远红外频谱发生器不含有隔热层，其余组分及参数不发生改变，其远红外频谱发生器具有抗菌效果，符合测试标准；然而其法向全发射率、电热辐射转化率有所下降，不及实施例1-4制备的远红外频谱发生器。
对比例3不含有石墨烯，增加纳米银的重量份数，虽然可以提高辐射层的抗菌性能，但是其余性能有所减弱，说明石墨烯和纳米银的复配加入，不仅提升辐射层的热辐射性能，还提升了辐射层的抗菌性能，最终使远红外频谱发生器的综合性能显著提升。
对比例4改变粘结剂的种类，其远红外频谱发生器各性能均不及实施例1-4，说明粘结剂的种类不是任意可以获得的，本发明采用水性环氧树脂粘结剂A组分、B组分，辐射层体系中的功能粉体可先分散至水性环氧树脂B组分体系中，使用时加入适量的水性环氧树脂A组分即可使用。本体系一方面利于保存，另一方面水是本体系的溶剂，体系粘度调节更加方便，避免了常用有机溶剂挥发对操作人员身体的伤害和对环境的污染，更加安全环保。同时该种类的粘结剂的原材料价格低廉，成本更易控制。
对比例5不含有硅酸盐矿物粉体的重量份数，其余组分及参数不发生改变，其远红外频谱发生器具有抗菌效果，符合测试标准；然而其法向全发射率、电热辐射转化率有所下降，特别是负离子浓度大幅下降。说明硅酸盐矿物粉体同复合金属氧化物粉体的复配，不仅提升辐射层的热辐射性能，还提升了辐射层产生负离子的性能，使远红外频谱发生器的综合性能显著提升。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种远红外频谱发生器，其特征在于，包括辐射层、加热层和隔热层，所述辐射层置于加热层的辐射面，所述隔热层置于加热层相对于辐射层的隔热面；所述辐射层由远红外功能涂料涂覆于所述加热层的辐射面形成；所述隔热层由隔热功能涂料涂覆于所述加热层相对于辐射层的隔热面形成。
2.如权利要求1所述的远红外频谱发生器，其特征在于，所述远红外功能涂料包括以下重量份数的成分：粘结剂20～60份，复合金属氧化物粉体10～25份，硅酸盐矿物粉体0.1～10份，硅烷偶联剂0.01～2份，石墨烯0.1～5份，纳米银0.06～1份，分散剂0.5～3份和水30～50份。
3.如权利要求1所述的远红外频谱发生器，其特征在于，所述隔热功能涂料包括以下重量份数的成分：粘结剂20～60份，功能隔热粉体0.5～10份和水30～70份。
4.如权利要求1所述的远红外频谱发生器，其特征在于，所述辐射层还包括0.1～5重量份数的复合无机硅陶瓷粉体，所述复合无机硅陶瓷粉体为碳化硅和氮化硅中的一种或两种。
5.如权利要求2或3所述的远红外频谱发生器，其特征在于，所述复合金属氧化物粉体为氧化铬绿、氧化钇、氧化铝、氧化锆和氧化钛中的至少一种；所述硅酸盐矿物粉体为托玛琳粉体、泗滨浮石粉体、麦饭石粉体、海鸥石粉体和硅藻土粉体中的至少一种；所述粘结剂包括水性环氧树脂粘结剂A组分和水性环氧树脂粘结剂B组分。
6.如权利要求2所述的远红外频谱发生器，其特征在于，所述复合金属氧化物粉体的粒径为0.01～2.0μm，所述硅酸盐矿物粉体的粒径为0.01～2.0μm。
7.如权利要求3所述的远红外频谱发生器，其特征在于，所述功能隔热粉体为氧化铟锡和氧化锡锑的一种或两种，功能隔热粉体的粒径为0.01～0.5μm。
8.如权利要求4所述的远红外频谱发生器，其特征在于，所述复合无机硅陶瓷粉体的粒径为0.01～2.0μm。
9.如权利要求1所述的远红外频谱发生器，其特征在于，所述加热层为铝电热板、石英电热板、陶瓷电热板和柔性电热板中的一种。
10.如权利要求1～9任一项所述的远红外频谱发生器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)称取10～25重量份数的复合金属氧化物粉体、0.1～10重量份数的硅酸盐矿物粉体和0.1～5重量份数的复合无机硅陶瓷粉体加入至30～50重量份数的水中，混合搅拌，形成辐射层第一混合液；
2)向所述辐射层第一混合液中依次加入0.1～5重量份数的石墨烯、0.06～1重量份数的纳米银、0.5～3重量份数的分散剂和0.01～2重量份数的硅烷偶联剂，混合搅拌均匀，形成远红外功能浆料；
3)向所述远红外功能浆料中加入10～30重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分，混合搅拌均匀，形成远红外功能涂料预固化体系；
4)向所述远红外功能涂料预固化体系中加入10～30重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，形成远红外功能涂料；
5)向所述远红外功能涂料中加入水稀释调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的辐射面上，并置于烘箱中，65～70℃保温1～1.5h，形成辐射层1；
6)再向辐射层1的表面喷涂步骤5)稀释后的远红外功能涂料，并置于烘箱中，65～70℃保温2～6h，即形成辐射层；
7)将0.5～10重量份数的功能隔热粉体、30～50重量份数的水，混合搅拌后，加入10～30重量份数的水性环氧树脂粘结剂B组分中，混合搅拌均匀，形成隔热层第一混合液；
8)向所述隔热层第一混合液中加入10～30重量份数的水性环氧树脂粘结剂A组分，混合搅拌均匀，形成隔热功能涂料；
9)向所述隔热功能涂料中加入水调节至适于喷涂的粘度，喷涂至加热层的隔热面上，并置于烘箱中，65～70℃保温2～6h，即形成隔热层；
10)完成上述1)～9)步骤即制得本发明所述远红外频谱发生器。
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