CN208369879U - 一种可拆卸组装式石墨烯电热布 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电热布技术领域，具体公开了一种可拆卸组装式石墨烯电热布，包括：导电层，导电层包括基布、导电线和导电电极，基布由纤维线编织而成，在基布的经度方向上还均匀分布有多根由水性石墨烯‑碳纳米管染制的导电纤维线和碳纤维纺织混编的导电线，基布的两端还各设有一根导电电极，导电电极的两端各设有一个电源连接端口；绝缘保护层，两层绝缘保护层分设在导电层两侧并将其包覆在内，导电层中仅电源连接端口伸出绝缘保护层。本实用新型通过采用超导碳纤维与石墨烯染制纤维线混纺制备的导电性优异且发热均匀的电热线，以及可相互拆卸式连接的电源连接端口，使导电布发热均匀、热效率高，且可实现自由拆卸与组装。

Description

一种可拆卸组装式石墨烯电热布

技术领域

本实用新型属于电热布技术领域，尤其涉及一种可拆卸组装式石墨烯电热布。

背景技术

现有技术的电热布多采用金属丝、碳纤维等作为加热材料，使用时存在发热性差、发热效率低等缺点；石墨烯、碳纳米管具有优越的导热系数及较低的电阻率，目前市场上使用石墨烯、碳纳米管作为导电材料制备的导电布，是采用喷涂工艺将导电材料喷涂在柔性织物上，但因两者之间存在浸润性差的问题，故导致此种工艺制备的电热布存在温差较大，发热不均匀的问题。

此外市场上的电热布都采用整体式加热方式，即将电热布设计成一个整体，不能实现自由拆卸组装，也不能实现户外或极度潮湿等特殊领域的应用，很难灵活满足人们多样化日常需求。

因此，针对以上不足，本实用新型急需提供一种可拆卸组装式石墨烯电热布。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可拆卸组装式石墨烯电热布，以解决现有技术中导电布存在温差较大、发热不均匀的问题。

本实用新型提供了一种可拆卸组装式石墨烯电热布，包括：导电层，所述导电层包括基布、导电线和导电电极，所述基布由经、纬纤维线编织而成，在所述基布的经度方向上还均匀分布有多根间隔编织的由水性石墨烯-碳纳米管染制的导电纤维线和碳纤维纺织混编的导电线，在所述基布的两端还各设有一根与多根所述导电线垂直连接的导电电极，每根所述导电电极的两端各设有一个电源连接端口；绝缘保护层，两层所述绝缘保护层分设在所述导电层两侧并将其包覆在内，所述导电层中仅电源连接端口伸出所述绝缘保护层。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，还包括：温感线和温控器，多根所述温感线在所述基布的纬度方向上均匀分布间隔编制，所述温控器与多根所述温感线连接。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，还包括高分子防水层，两层所述高分子防水层铺设在两层所述绝缘保护层的外侧。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，还包括防老化层，两层所述防老化层铺设在两层所述高分子防水层的外侧。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，所述防老化层的两端还对应设置有尼龙粘扣，沿所述防老化层四周还设置有多个固定扣带。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，所述绝缘保护层为PE、PP、PVC或PET材料中的一层或多层。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，所述绝缘保护膜的厚度为0.05-0.3cm。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，所述基布中相邻两所述导电线之间的间隔为5-15cm，相邻两所述温感线之间的间隔为15-25cm。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，所述导电电极为一束金属丝，所述金属为铜丝和/或银丝。

如上所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，进一步优选为，所述电源连接端口为防水隔断式防漏电连接端口。

本实用新型与现有技术相比具有以下的优点：

本实用新型公开了一种可拆卸组装式石墨烯电热布，包括：导电层，所述导电层包括基布、导电线和导电电极，所述基布由经、纬纤维线编织而成，在所述基布的经度方向上还均匀分布有多根间隔编织的由水性石墨烯-碳纳米管染制的导电纤维线和碳纤维纺织混编的导电线，在所述基布的两端还各设有一根与多根所述导电线垂直连接的导电电极，每根所述导电电极的两端各设有一个电源连接端口；绝缘保护层，两层所述绝缘保护层分设在所述导电层两侧并将其包覆在内，所述导电层中仅电源连接端口伸出所述绝缘保护层。本实用新型通过采用超导碳纤维与石墨烯混纺制备的导电性优异且发热均匀的电热线，以及可相互拆卸式连接的电源连接端口，使导电布发热均匀、热效率高，且在使用过程中实现自由拆卸与组装。

附图说明

图1为本实用新型一种可拆卸组装式石墨烯电热布的主视结构示意图；

图2为图1的截面图。

附图标记说明：

1-基布，2-导电线，3-导电电极，4-电源连接端口，5-尼龙粘扣，6-固定扣带，7-绝缘保护层，8-高分子防水层，9-防老化层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、2所示，本实施例公开了一种可拆卸组装式石墨烯电热布，包括：导电层和绝缘保护层7，其中导电层包括基布1、导电线2和导电电极3，基布1由耐高温的经向、纬向纤维线编织而成，在基布1的经度方向上还均匀分布有多根间隔编织的导电线2，导电线2由水性石墨烯-碳纳米管染制的导电纤维线和碳纤维纺织混编而成，在基布1的两端还各设有一根与导电线2垂直连接的导电电极3，每根导电电极3的两端各设有一个电源连接端口4；绝缘保护层7有两层，两层绝缘保护层7分设在导电层两侧并将导电层包覆在内，使得导电层中仅电源连接端口4伸出保护层。本实施例中，导电线2由碳纤维和水性石墨烯-碳纳米管染制的导电纤维线纺织混编而成，使其导电性能优异且发热均匀，进而使得由导电线2均匀分布间隔编制的基布1也具有良好的导电性能且发热均匀；位于基布1两端的导电电极3与基布1中多根导电线2均连接，且导电电极3的两端各设有一个电源连接端口4，一方面可以直接与外接电源连接，另一方面还可以与其他基布1的电源连接端口4可拆卸连接，即通过独特的电源接口设计，可以实现电热布的自由拆卸组装，满足不同场景的日常需求。

优选的，本实施例中，耐高温纤维线还具有可纺织特性，其为耐高温型棉纤维、麻纤维、叶纤维、动物纤维，可染制合成纤维等中的任意一种。优选的，导电线2由碳纤维及由水性石墨烯-碳纳米管染制的导电纤维线纺织混编构成；其中碳纳米涂料主要由水性树脂、石墨烯、碳纳米管、导电石墨、水性分散助剂及水性染色助剂等构成；染制过后的纤维线干燥后与碳纤维进行混纺编制，构成导电线2。

如图1、2所示，在本实施例所公开的一种可拆卸组装式石墨烯电热布中，还包括：温感线和温控器，多根温感线在基布1的纬度方向上均匀分布间隔编制，温控器与多根温感线连接。温感线和温控器的设置主要用于检测电热布中温度的高低，进而通过控温器控制电热布中电源的通断，以实现温度控制。

如图1、2所示，在本实施例所公开的一种可拆卸组装式石墨烯电热布中，还包括高分子防水层8，两层高分子防水层8铺设在两层绝缘保护层7的外侧；进一步的，还包括防老化层9，两层防老化层9铺设在两层高分子防水层8的外侧。进一步的，防老化层9的两端还对应设置有尼龙粘扣5，沿防老化层9四周还设置有多个固定扣带6。高分子防水层8的设置主要用于扩大本实施例中电热布的使用场景，使其在雨天或者水下也可以工作；防老化层9的设置则主要用于隔离外界环境对电热布的导电层的侵蚀，进而延长电热布的使用寿命。尼龙粘扣5和多个固定扣带6的设置则方便电热布的固定。

如图1、2所示，在本实施例所公开的一种可拆卸组装式石墨烯电热布中，绝缘保护层7为PE、PP、PVC或PET材料中的一层或多层，绝缘保护层7的厚度为0.05-0.3cm。

如图1所示，在本实施例所公开的一种可拆卸组装式石墨烯电热布中，基布1中相邻两导电线2之间的间隔为5-15cm，相邻两温感线之间的间隔为15-25cm。导电电极3为一束金属丝，金属丝为铜丝和/或银丝。

如图1、2所示，在本实施例所公开的一种可拆卸组装式石墨烯电热布中，电源连接端口4为防水隔断式防漏电连接端口，其可以在潮湿或水下环境中使用，端口插接式设计，方便电热布的组装及拆卸。

优选的，本实施例中可选用交流电源或直流电源。

进一步的，本实用新型还提供了一种可拆卸组装式石墨烯电热布的制作方法，其包括如下步骤：S1：选取棉线或合成纤维线、碳纤维、导电的金属丝和具有浸染性的耐高温纤维线；S2：配置水性石墨烯-碳纳米管导电浆料，通过印染工艺将水性石墨烯-碳纳米管导电浆料附在纤维线上，然后将印染过的导电纤维线与碳纤维混纺得到导电线；S3：将导电线、棉线或合成纤维线和金属丝按预定规格纺织并安装电源连接端口，制成导电层；S4：在导电层的两侧铺贴绝缘保护层，使得导电层中仅电源连接端口伸出绝缘保护层。

步骤S1中，棉线或合成纤维线是纺织基布的主要材料，实际使用时可只选取一种，且优先选取具有一定耐高温性能的棉线或者合成纤维线，以避免基布在使用过程中因受损；碳纤维和具有浸染性的耐高温纤维线则主要用于制备导电线；导电的金属丝则用于制备导电电极。

步骤S2中，水性石墨烯-碳纳米管导电浆料包括单组份水性树脂、石墨烯浆料、碳纳米管和水，进一步的，还包括水性消泡剂、水性分散剂和导电炭黑；且其中单组份水性树脂100份，水性消泡剂0.5份，分散剂1-2份，8％浓度的石墨烯浆料30-120份，5％浓度的碳纳米管20-75份，导电炭黑10-30份。

进一步的，选取浸染性好、导电性好且长期耐温60-80度的纤维线制备导电线。

在进行材料的选取以及水性石墨烯-碳纳米管导电浆料的配置时，可根据预先设定的导电布的规格、平均发热温度以及功率密度进行调节。

水性石墨烯-碳纳米管导电浆料的主要配料中，主要是采用单组份水性树脂作为浆料的基料，混合石墨烯浆料、碳纳米管成分，形成混合浆料涂料，用于浸染棉线以供导电线的制备。

水性石墨烯-碳纳米管导电浆料中，水性消泡剂由二甲基硅油、白炭黑、乳化剂等配制，采用乳化技术设制成的水乳状分散性的消泡剂。所有原料和环节均无毒，具有分散速度快，消泡快，抑泡时间长、稳定不分层的特点。水性分散剂的作用是使润湿分散剂减少分散过程中所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体，改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性，主要有脂肪酸类、脂肪族酰胺类和脂类。导电炭黑具有低电阻或高电阻性能的炭黑，可赋予制品导电或防静电作用。

具体的，本实用新型还公开了几个电热布制备的实施例，在各实施例中，所使用的单组份水性树脂，主要包括水性单组份聚氨酯树脂、水性单组份环氧酯树脂、水性单组份丙烯酸树脂及水性单组份醇酸树脂，主要购自安大华泰AH-1502E13、AH-1702产品，当然如合盟化工XWS-100；烟台万华4221、4220；三升贸易AC-32403、DSM XK-102、仕全兴PA-1015、珠海吉利JL-11；天和TH-8386、帅科SK-1076等类似的产品也满足实施例的需求；石墨烯采用的是利物盛LN-2P、LN-4NA；墨烯科技G-Paste、G-powder；鸿纳科技SCpas1005、SCpas2001c；第六元素SE1231、SE3521中的一种或几种。碳纳米管，主要采用碳丰科技CNTS-006-2；大展纳米GC40；第一元素CNTs；中科时代TNEPO-TNM2中的一种或几种。

实施例1：

1)选取浸染性好、长期耐温80度的纤维线，选取导电性能好的碳纤维线、型号1K且电阻率低于1*10-3Ω·cm；

2)单组份水性树脂100份，水性消泡剂0.5份，水性分散剂1.3份，8％浓度石墨烯浆料100份，5％浓度碳纳米管50份，导电炭黑10份，去离子水若干，其他功能助剂2份，按照特定工艺分散，制备水性石墨烯—碳纳米管导电浆料，通过印染工艺将导电浆料附在纤维线上制得导电纤维线；

3)将印染过的导电纤维线与碳纤维，通过特殊纺织工艺进行混纺，制备得到导电线；

4)将导电线、耐高温型棉线或合成纤维线、温感线、铜丝按照规格纺织成电热布，其中导电线之间的间隔为10cm，温感线之间的间隔为20cm；

5)对电热布进行绝缘保护处理，选用pvc基材膜，耐老化温度80℃，厚度0.1cm，并在端口处安装防水式电源端口即可制备成可拆卸组装式电热布。

所制备的电热布部分参数如下：

实施例2：

1)选取浸染性好，长期耐温60度的纤维线；选取导电性好的碳纤维线型号1.5k，电阻率低于1.2*10-3Ω·cm；

2)单组份水性树脂100份，水性消泡剂0.5份，水性分散剂1.5份，8％浓度石墨烯浆料80份，5％浓度碳纳米管40份，导电炭黑20份，去离子水若干，其他功能助剂1.5份，按照特定工艺分散，制备水性石墨烯—碳纳米管导电浆料，通过印染工艺将导电浆料附在纤维线上；

3)将印染过的导电纤维线与碳纤维，通过特殊纺织工艺进行混纺，制备得到导电线；

4)将导电线、耐高温棉线或合成纤维线、温感线、铜丝按照规格纺织成电热布，其中导电线之间的间隔为10cm，温感线之间的间隔为20cm；

5)对电热布进行绝缘保护处理，选用pet基材膜，耐老化温度80℃，厚度0.08cm，并在端口处安装防水式电源端口即可制备成可拆卸组装式电热布。

所制备的电热布部分参数如下：

实施案例3:

1)选取浸染性好，长期耐温60度的纤维线；选取导电性好的碳纤维线型号2k，电阻率低于0.8*10-3Ω·cm；

2)单组份水性树脂100份，水性消泡剂0.5份，水性分散剂2份，8％浓度石墨烯浆料120份，5％浓度碳纳米管75份，导电炭黑10份，去离子水若干，其他功能助剂1.5份，按照特定工艺分散，制备水性石墨烯—碳纳米管导电浆料，通过印染工艺将导电浆料附在纤维线上；

3)将印染过的导电纤维线与碳纤维，通过特殊纺织工艺进行混纺，制备得到导电线；

4)将导电线、耐高温棉线或合成纤维线、温感线、铜丝按照规格纺织成电热布，其中导电线之间的间隔为5cm，温感线之间的间隔为20cm；

5)对电热布进行绝缘保护处理，选用pet基材膜，耐老化温度60℃，厚度0.05cm，并在端口处安装防水式电源端口即可制备成可拆卸组装式电热布。

所制备的电热布部分参数如下：

实施案例4:

1)选取浸染性好，长期耐温80度的纤维线；选取导电性好的碳纤维线型号2k，电阻率低于5*10-3Ω·cm；

2)单组份水性树脂100份，水性消泡剂0.5份，水性分散剂1份，8％浓度石墨烯浆料30份，5％浓度碳纳米管20份，导电炭黑30份，去离子水若干，其他功能助剂1.5份，按照特定工艺分散，制备水性石墨烯—碳纳米管导电浆料，通过印染工艺将导电浆料附在纤维线上；

3)将印染过的导电纤维线与碳纤维，通过特殊纺织工艺进行混纺，制备得到导电线；

4)将导电线、耐高温型棉线或合成纤维线、温感线、铜丝按照规格纺织成电热布，其中导电线之间的间隔为10cm，温感线之间的间隔为15cm；

5)对电热布进行绝缘保护处理，并在端口处安装防水式电源端口即可制备成可拆卸组装式电热布。

所制备的电热布部分参数如下：

由上述实施案例可以看出，采用本实用新型的电热布可以综合石墨烯—碳纳米与碳纤维的优点，在提高导电性的前提下，通过混纺工艺实现了电热布发热均匀性的问题，而且由于石墨烯—碳纳米管染织线具有可调节性，因此可以使电热布在低压直流电及交流电的条件下工作，升温速度快，舒适安全，此外实用新型中所述的电热布具有可拆卸组装式，可以满足不同条件下，尤其是户外环境下的应用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，包括：

导电层，所述导电层包括基布、导电线和导电电极，所述基布由经、纬纤维线编织而成，在所述基布的经度方向上还均匀分布有多根间隔编织的由水性石墨烯-碳纳米管染制的导电纤维线和碳纤维纺织混编的导电线，在所述基布的两端还各设有一根与多根所述导电线垂直连接的导电电极，每根所述导电电极的两端各设有一个电源连接端口；

绝缘保护层，两层所述绝缘保护层分设在所述导电层两侧并将其包覆在内，所述导电层中仅电源连接端口伸出所述绝缘保护层。

2.根据权利要求1所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，还包括：

温感线和温控器，多根所述温感线在所述基布的纬度方向上均匀间隔编制，所述温控器与多根所述温感线连接。

3.根据权利要求2所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，还包括高分子防水层，两层所述高分子防水层铺设在两层所述绝缘保护层的外侧。

4.根据权利要求3所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，还包括防老化层，两层所述防老化层铺设在两层所述高分子防水层的外侧。

5.根据权利要求4所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，所述防老化层的两端均设置有尼龙粘扣，沿所述防老化层四周还设置有多个固定扣带。

6.根据权利要求1所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，所述绝缘保护层为PE、PP、PVC或PET材料中的一层或多层。

7.根据权利要求6所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，所述绝缘保护层的厚度为0.05-0.3cm。

8.根据权利要求2所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，所述基布中相邻两所述导电线之间的间隔为5-15cm，相邻两所述温感线之间的间隔为15-25cm。

9.根据权利要求1所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，所述导电电极为一束金属丝，所述金属丝为铜丝和/或银丝。

10.根据权利要求1所述的一种可拆卸组装式石墨烯电热布，其特征在于，所述电源连接端口为防水隔断式防漏电连接端口。