CN1358053A - 一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到电加热材料技术,特别涉及到一种同具导电发热/绝缘双重功能的导电发热/绝缘材料的制造,且与其工艺技术有关。它选用650摄氏度以上的耐高温绝缘板管为基材,选用了多种金属氧化物和半导体氧化物,按比例配伍研磨超细化反应后,在高温状态下,由高压高速喷射装置喷射到基材的一侧或(一壁)上。使导电发热物质与基材物质之间以化学键的形式键合且没有明显的分层界面。致使基材的完全绝缘性发生了质的变化,构成一同具导电发热/绝缘双重功能的电加热新材料,可广泛用于电加热器具上。

Description

一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术

本发明涉及电加热材料技术，特别涉及到同具导电发热/绝缘双重功能的导电发热/绝缘材料的制造，且与其工艺技术有关。

迄今人们所使用的电热器具之电加热元件，一般有以下三种。(1)金属丝，管，其主要缺点热效率低、耗能大、自身工作温度高，有光能损耗、易氧化、寿命短，用在电热器具上要增加耐高温绝缘材料，因而，使产品结构复杂，工厂成本高。(2)陶瓷PTC材料，虽然一定程度上提高了热效率，但在组装工艺、工序上很复杂，且要绝缘。(3)膜状材料，如实用新型专利(8620666)它在耐热绝缘管外涂上电热膜液风干而成。这种材料在实际使用中容易脱落，影响导电发热。又如：发明专利(CN87103537A)描素的一种新型电发热体及技术。它是一种在常温下处理后在高温下烧结成的膜状电加热材料。它的缺点：膜层与基材有明显界面，易剥落，且主要是微粉技术的运用，在物质结构上不致密，容易产生气泡和微孔，实际使用上膜层在高温状态下易损坏。

本发明的目的是要提供一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术。它不仅是导电发热体且又是绝缘体。二者之间没有明显的分层界面。既导电发热介质和基材物质之间有序而可控制地把多种元素物质的原子和分子以化学键的形式排列组合起来，由化学键形式键合之导电发热介质和基材物质结合牢固而不可剥离，其构成之导电发热层厚度为纳米级，即1/1000微米。且具透光透明性。

本发明提供的这种同具导电发热/绝缘材料及工艺技术，它有序而可控制地使基材的完全绝缘性发生了质的变化，即相对应的两侧面(或内外壁)一侧使之具有导电发热性，另一侧保持着它原有的绝缘性。使之成为一同具导电发热/绝缘双重功能的新材料。且构成之导电发热/绝缘新材料以平面热幅射的形式传递热量，热阻小，热容量小，无光能损耗。所以，综合热效率高，自身工作温度低，不易氧化，使用寿命长。为了推广和运用导电发热/绝缘双重功能的新材料及工艺技术，在其相关的基材，导电介质的配伍及制备工艺诸方面，提出了新颖而又实用的技术方案。

本发明的目的是这样实现的，首先它选用的基材材质可以是耐高温(650摄氏度以上)的玻璃、陶瓷、微晶玻璃，云母、高铝及碳硅板、管。其次，它选用了多种金属氧化物、半导体氧化物如：氧化钴、氧化铁，氧化锡、氧化铜、氧化硅、氧化铟、氧化镍等，且从它们中选取作为导电介质原材。把若干种氧化物按一定的比例配伍，且搅拌匀均后置于球磨机内研磨之300目以上的细度取出，置于某溶剂中，在65摄氏度的温度条件下进行游离基聚合反应或称(超细化反应)。45分钟后从烘箱内取出(超细化反应时间)在该溶质中加入60-80％的水溶液与之混合。溶质在水分子的作用下电离成自由移动的带电微粒，(带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子)形式一种不饱和的导电解质溶液，其洁清，而无悬浮、无沉淀物。放置于烘箱内在45-50摄氏度的温度下密封保温备用。另构筑一个高压高速喷射装置，该装置的特殊要求是喷嘴的直径小于0.5m/m，工作压力8-10千克每平方厘米。把要处理的基材(玻璃或陶瓷等耐高温材料)，置于热处理炉内，预热温度为580摄氏度，使基材物质的分子在高温下被高度活化，以便与导电物质分子键合。

其后，通过高压高速喷射装置将备用之导电解质溶液，定量有序，均匀地喷射在预热基材的一侧面上，在此过程中，要保持炉膛温度580正负10摄氏度。在此高温状态下，高速且雾化喷射之导电解质溶液与高温基材接触，瞬间发生热分解，一部分导电发热物质以分子状与基材物质高度活化的分子发生键合，生存在基材表面，而一部分水分子则汽化为水蒸汽。为了使已生存在基材表面的导电发热物质完全氧化构成稳定的化学结构，必须在550摄氏度温度状态下通入纯氧且保温10-15分钟后取出。此时，已形成牢固而不可剥离的导电发热/绝缘新材料，它同具导电发热/绝缘的双重功能。使基材的完全绝缘性质有序而可控制地在一侧面上发生了质变，且导电发热物质与基材物质之间没有明显的分层界面，且厚度为1/1000微米。通过对技术方案的描述，本发明确立如下工艺技术参数的组合方式：铟∶锡∶硅∶铁＝8∶1.4∶0.5∶0.1(重量比)      基材(绝缘)耐温    650摄氏度以上导电解质粉状细度          300目以上           超细化反应温度    65摄氏度超细化反应时间            45分钟              溶质∶水＝20∶80导电溶液保温温度          45-50摄氏度         喷射嘴直径小于0.5m/m喷射工作压力              8-10千克每平方厘米  基材预热温度      580摄氏度基材热处理温度            580正负10摄氏度     基材氧化处理温度  550摄氏度基材氧化处理时间          10-15分钟

本发明与现有技术相比有明显的优点：其一.导电发热/绝缘合二为一，用于电热器具上，可使加热和被加热结合为一体，使结构简单、工厂成本降低。其二.导电发热/绝缘材料没有明显的分层界面，因而热阻小，且以平面热幅射形式传递热量，传热迅速，加热均匀。其三.导电发热层厚度为1/1000微米。所以热容量小，自身工作温度低，抗氧化性能好，而使用寿命长，无光能损耗，有节能性。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图1(本发明结构示意图)

1 基材物质(玻璃或陶瓷)          2 导电发热物质

3 基材导电发热二物质的键合部

附图2(本发明结构示意图)

4 基材物质(管状的玻璃或陶瓷)    5 导电发热物质

6 基材导电发热二物质的键合部

实施例：

参照图1与图2本发明的导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术具体实施步骤如下：将选择的铟、锡、硅、铁氧化物按8∶1.4∶0.5∶0.1∶的比例配伍，后置于球磨机研磨之300目以上，置于某一溶剂中在65摄氏度的温度条件下进行游离基聚合反应(超细化反应)，45分钟(超细化反应)后取出，按20∶80的比例加入水混合，配制成不饱和导电发热解质溶液，放于烘箱中，在45-50摄氏度温度下密封保温备用。其后，把要处理基材1或4置于580摄氏度热处理炉内预热。起动高压喷射装置待工作压力为8-10千克每平方厘米时，将导电发热解质溶液定量、有序、均匀地喷射在基材1或4的一侧面上。因基材1或4已处在高温状态下，由高速且雾化喷射之导电发热解质溶液与高温基材1或4接触，瞬间发生热分解，一部分导电物质2或5以分子状与基材1或4物质的高度活化的分子发生键合。构成一个牢固而不可剥离的键合部3或6，这样就形成了一个同具导电发热/绝缘的双重功能的导电发热/绝缘材料。

Claims (6)

1.一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术，它以耐高温绝缘管、板为基材，由多种金属和半导体氧化物按比例配伍、研磨、超细化反应成导电解质溶质，且与水混合成溶液，高温高压高速喷射在基材上，其特征是：基材的耐温温度是650摄氏度以上，氧化物分别为铟、锡、硅、铁、且比例8∶1.4∶0.5∶0.1(重量比)，氧化物粉状细度300目以上，超细化反应温度65摄氏度超细化反应时间45分钟，溶质与水比例20∶80(重量比)。

2.根据权利要求1所述的一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术，其特征是：超细反应后的导电解质溶质与水混合后的不饱和导电解质溶液洁清，无悬浮、沉淀物，溶液密封保温温度45-50摄氏度。

3.根据权利要求1所述的一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术，其特征是：高压高速喷射装置的喷嘴直径小于0.5m/m，工作压力8-10千克每平方厘米，基材的预热温度为580摄氏度。

4.根据权利要求1所述的一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术，其特征是：基材热处理温度保持在580正负10摄氏度，基材氧化处理时间10-15分钟，基材氧化处理温度550摄氏度。

5.根据权利要求1所述的一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术。其特征是：导电发热物质以分子状与基材物质高度活化的分子以化学键的形式键合的，没有明显的分层界面，只有键合部，且厚度为1/1000微米

6.根据权利要求1所述的一种同具导电发热/绝缘材料的制造及工艺技术，其特征是：基材相对应的二侧面或内外壁，分别呈导电性与绝缘性，且牢固而不可剥离。

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