石墨烯發(fā)熱材料及使用該材料的發(fā)熱板及發(fā)熱板制備方法
【專利摘要】一種石墨烯發(fā)熱板，從上到下依次包括面板、基材和反射膜，所述基材上表面設(shè)有橫向凹槽和縱向凹槽，縱向凹槽為兩條，橫向凹槽的兩端分別連通兩條縱向凹槽，橫向凹槽和縱向凹槽內(nèi)設(shè)置發(fā)熱材料，縱向凹槽內(nèi)還設(shè)置導(dǎo)線。本發(fā)明的制備工藝簡單，適合機(jī)械化批量生產(chǎn)；成品率高，可達(dá)96?97％；溫度系數(shù)好，可實(shí)現(xiàn)自控溫；使用效果好，升溫快，發(fā)熱均勻，避免局部高溫；可橫向切割，不影響發(fā)熱板的正常使用；安裝過程簡單方便，節(jié)省時(shí)間；節(jié)能環(huán)保，安全低碳，生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境零污染；應(yīng)用廣泛，可適于禪凳、屏風(fēng)、強(qiáng)化地板、實(shí)木地板、實(shí)木復(fù)合地板等。
【專利說明】
石墨烯發(fā)熱材料及使用該材料的發(fā)熱板及發(fā)熱板制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)熱材料和發(fā)熱板，具體是一種石墨烯發(fā)熱材料及石墨烯發(fā)熱板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)熱板的技術(shù)在板中已有研究，一般是在板中加入發(fā)熱材料，板之間的發(fā)熱組件再互相連接，形成完整的回路。如CN104343225A就公開了一種自發(fā)熱地板，在基材底面設(shè)置槽口向下的橫向線槽和縱向線槽，在線槽內(nèi)布有相互連接的電源線和發(fā)熱線芯，其發(fā)熱線芯采用的是長絲碳纖維線芯。CN203549999U公布了一種自發(fā)熱地板，在基材板表面設(shè)置有熱量流通凹槽，基材板背面縱向設(shè)置有用來安放發(fā)熱體貫通凹槽，發(fā)熱體貫通安放在多塊發(fā)熱地板單元背面的縱向凹槽內(nèi)，其發(fā)熱體是碳纖維發(fā)熱線或發(fā)熱電纜或毛細(xì)水管。上述兩件專利文獻(xiàn)的發(fā)熱材料采用長絲碳纖維絲或電纜或毛細(xì)水管，存在共同的缺陷就是發(fā)熱不均，易出現(xiàn)局部過熱的情況，且上述發(fā)熱地板均無法進(jìn)行自控溫，容易過熱造成安全隱串
■/Ql、O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種發(fā)熱均勻、避免出現(xiàn)局部過熱、且可自控溫的發(fā)熱材料。
[0004]—種石墨烯發(fā)熱材料，包括以下重量份的組份:碳纖維粉38-42份、石墨烯5-6份、粘合劑40-50份、防火添加劑3-4份、耦合劑二氧化錳0.8-1.2份、耦合劑三氧化二鐵0.8-1.2份。
[0005]進(jìn)一步地，所述碳纖維粉為400目的短絲纖維，所述石墨烯為片狀石墨烯，所述粘合劑為樹脂，所述防火添加劑為三氧化二銻。
[0006]其中碳纖維粉主要起到發(fā)熱作用，石墨烯則起到連接導(dǎo)電性作用，相比于碳纖維絲，碳纖維粉在發(fā)熱材料中的分布更均勻，且經(jīng)過石墨烯連接作用，其導(dǎo)電性更好，發(fā)熱效果更佳。由于碳纖維粉的顆粒更小，相互之間的有效接觸面積更大，網(wǎng)絡(luò)連接更牢靠，因此穩(wěn)定性更高，也就提高了其使用安全性及使用壽命，發(fā)熱板的有效使用壽命可達(dá)到10年以上。
[0007]粘合劑主要用于將各組分粘合，具體組份可根據(jù)具體的加工工藝進(jìn)行常規(guī)選擇，比如選用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等。
[0008]防火添加劑主要用于防止微觀環(huán)境內(nèi)的打火現(xiàn)象，消除電弧，避免能量過于集中而造成危險(xiǎn)。
[0009]二氧化錳和三氧化二鐵共同作為耦合劑促進(jìn)發(fā)熱材料中各組分的分散、促進(jìn)樹脂凝固、提高導(dǎo)電性。由于二氧化錳的穩(wěn)定性更好，而三氧化二鐵的導(dǎo)電性更好，所以兩者起到互補(bǔ)作用，相輔相成。
[0010]上述發(fā)熱材料的溫度系數(shù)為正，當(dāng)溫度升高時(shí)，發(fā)熱材料的電阻隨之增大，功率下降，因此可以實(shí)現(xiàn)自控溫功能，即使溫控計(jì)失效，也可以保證發(fā)熱板溫度維持正常，不會(huì)超過40°C，保證發(fā)熱板的正常使用。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用上述發(fā)熱材料的發(fā)熱板。
[0012]—種發(fā)熱板，從上到下依次包括面板、基材和反射膜，所述基材上表面設(shè)有橫向凹槽和縱向凹槽，縱向凹槽為兩條，橫向凹槽的兩端分別連通兩條縱向凹槽，橫向凹槽和縱向凹槽內(nèi)設(shè)置發(fā)熱材料。
[0013]進(jìn)一步地，所述反射膜為鋁箔，起到隔熱反射作用。
[0014]進(jìn)一步地，所述縱向凹槽內(nèi)還設(shè)置導(dǎo)線，用于通電以對(duì)橫向凹槽和縱向凹槽內(nèi)的發(fā)熱材料進(jìn)行加熱。
[0015]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)線優(yōu)選鍍鋅的銅編導(dǎo)線，導(dǎo)線截面面積為1.5mm2。
[0016]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)線端頭設(shè)置插接件，發(fā)熱板鋪設(shè)時(shí)，發(fā)熱板之間的導(dǎo)線通過插接件連接。
[0017]進(jìn)一步地，所述縱向凹槽的截面形狀為長方形或正方形，槽寬1.6-2.0mm，槽深1.8-2.2mm。采用長方形或正方形有利于導(dǎo)線的放置。
[0018]進(jìn)一步地，所述橫向凹槽的截面形狀為等腰直角三角形，斜邊位于基材表面，斜邊長(相當(dāng)于槽寬)2.2-2.6mm，斜邊上的高為(相當(dāng)于槽深)1.1-1.3mm。采用該形狀相比于其它形狀更方便加工，可一體成型。
[0019]進(jìn)一步地，所述橫向凹槽至少I條，橫向凹槽之間平行等距設(shè)置，橫向凹槽間距為6-1 Omm。橫向凹槽分布均勻，因此整個(gè)發(fā)熱板的發(fā)熱就比較均勻。
[0020]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述發(fā)熱板的制備方法。
[0021]所述發(fā)熱板的制備方法為:(I)在基材上進(jìn)行內(nèi)模開槽，包括橫向凹槽和縱向凹槽；(2)在縱向凹槽中鋪設(shè)導(dǎo)線；(3)將發(fā)熱材料加壓注射進(jìn)橫向凹槽和縱向凹槽；(4)在基材上加裝面板和反射膜。
[0022]進(jìn)一步地，所述加壓注射的具體操作為:將發(fā)熱材料置于壓力罐中并密封，通過空氣栗向壓力罐加壓，發(fā)熱材料沿管路經(jīng)注射針頭注射到橫向凹槽和縱向凹槽內(nèi)。(本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)性地采用了加壓注射技術(shù)進(jìn)行發(fā)熱材料的附加，相比于現(xiàn)有的印刷方式，其優(yōu)勢體現(xiàn)在:生產(chǎn)方便，填充率高，并可以精確控制添加量，以控制發(fā)熱效果及成本。)
[0023]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是:
[0024](I)制備工藝簡單，適合機(jī)械化批量生產(chǎn)；(2)成品率高，可達(dá)96-97%; (3)溫度系數(shù)好，可實(shí)現(xiàn)自控溫；(4)使用效果好，升溫快，發(fā)熱均勻，避免局部高溫；(5)可橫向切割，不影響發(fā)熱板的正常使用；(6)安裝過程簡單方便，節(jié)省時(shí)間；(7)節(jié)能環(huán)保，安全低碳，生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境零污染；(8)應(yīng)用廣泛，可適于禪凳、屏風(fēng)、強(qiáng)化地板、實(shí)木地板、實(shí)木復(fù)合地板等。
【附圖說明】
[0025]圖1基材表面凹槽結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026I圖2發(fā)熱板剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中，丨-橫向凹槽;2-縱向凹槽;3-導(dǎo)線;4-插接件;5-面板;6_基材;7_反射膜。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]如圖2所示的石墨烯發(fā)熱板，從上到下依次包括面板5、基材6和反射膜7，反射膜7為鋁箔。如圖1所示，基材6的上表面設(shè)有橫向凹槽I和縱向凹槽2，縱向凹槽2為兩條，橫向凹槽I的兩端分別連通兩條縱向凹槽2，橫向凹槽I之間平行等距設(shè)置，橫向凹槽I間距為8mm。
[0031]橫向凹槽I的截面形狀為等腰直角三角形，斜邊位于基材表面，斜邊長(相當(dāng)于槽寬)2.4mm，斜邊上的高為(相當(dāng)于槽深)1.2mm。縱向凹槽2的截面形狀為長方形或正方形，槽寬 1.8_，槽深 2.0mm。
[0032 ]橫向凹槽I和縱向凹槽2內(nèi)設(shè)置發(fā)熱材料，縱向凹槽2內(nèi)還設(shè)置鍍鋅的銅編導(dǎo)線3，導(dǎo)線3截面面積為1.5mm2，導(dǎo)線端頭設(shè)置插接件4。
[0033]石墨稀發(fā)熱材料由以下組份混勾制成:40kg碳纖維粉、5kg石墨稀、45kg樹脂、3kg三氧化二銻、Ikg耦合劑二氧化錳、Ikg耦合劑三氧化二鐵。其中碳纖維粉為400目的短絲纖維，石墨烯為片狀石墨烯。
[0034]上述石墨烯發(fā)熱板的制備方法為:(I)在基材上進(jìn)行內(nèi)模開槽，包括橫向凹槽I和縱向凹槽2;(2)在縱向凹槽2中鋪設(shè)導(dǎo)線3;(3)將發(fā)熱材料加壓注射進(jìn)橫向凹槽I和縱向凹槽2:將發(fā)熱材料置于壓力罐中并密封，通過空氣栗向壓力罐加壓，發(fā)熱材料沿管路經(jīng)注射針頭注射到橫向凹槽I和縱向凹槽2內(nèi)；(4)在基材6上加裝面板5和反射膜7。
[0035]由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)工藝優(yōu)化，生產(chǎn)效率大大提高，相比現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)周期縮短約六分之一，非常適合機(jī)械化批量生產(chǎn);且生產(chǎn)得到的殘次品少，成品率可達(dá)97%。在石墨烯發(fā)熱板正常工作情況下，在100平米的鋪設(shè)面上隨機(jī)挑選20個(gè)點(diǎn)進(jìn)行溫度測試，各點(diǎn)溫度浮動(dòng)<0.5°C。另外在不安裝溫控計(jì)的情況下對(duì)其自控溫效果進(jìn)行了測試，48小時(shí)內(nèi)最高溫度未超過36 °C。
[0036]實(shí)施例2
[0037]如圖2所示的石墨烯發(fā)熱板，從上到下依次包括面板5、基材6和反射膜7，反射膜7為鋁箔。如圖1所示，基材6的上表面設(shè)有橫向凹槽I和縱向凹槽2，縱向凹槽2為兩條，橫向凹槽I的兩端分別連通兩條縱向凹槽2，橫向凹槽I之間平行等距設(shè)置，橫向凹槽I間距為10mm。
[0038]橫向凹槽I的截面形狀為等腰直角三角形，斜邊位于基材表面，斜邊長(相當(dāng)于槽寬)2.2mm，斜邊上的高為(相當(dāng)于槽深)1.1mm?？v向凹槽2的截面形狀為長方形或正方形，槽寬2.0mm，槽深 2.0mm。
[0039 ]橫向凹槽I和縱向凹槽2內(nèi)設(shè)置發(fā)熱材料，縱向凹槽2內(nèi)還設(shè)置鍍鋅的銅編導(dǎo)線3，導(dǎo)線3截面面積為1.5mm2，導(dǎo)線端頭設(shè)置插接件4。
[°04°] 石墨稀發(fā)熱材料由以下組份混勾制成:42kg碳纖維粉、6kg石墨稀、50kg樹脂、4kg三氧化二銻、Ikg耦合劑二氧化錳、Ikg耦合劑三氧化二鐵。其中碳纖維粉為400目的短絲纖維，石墨烯為片狀石墨烯。
[0041]上述石墨烯發(fā)熱板的制備方法為:(I)在基材上進(jìn)行內(nèi)模開槽，包括橫向凹槽I和縱向凹槽2;(2)在縱向凹槽2中鋪設(shè)導(dǎo)線3;(3)將發(fā)熱材料加壓注射進(jìn)橫向凹槽I和縱向凹槽2:將發(fā)熱材料置于壓力罐中并密封，通過空氣栗向壓力罐加壓，發(fā)熱材料沿管路經(jīng)注射針頭注射到橫向凹槽I和縱向凹槽2內(nèi)；(4)在基材6上加裝面板5和反射膜7。
[0042]由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)工藝優(yōu)化，生產(chǎn)效率大大提高，相比現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)周期縮短約六分之一，非常適合機(jī)械化批量生產(chǎn);且生產(chǎn)得到的殘次品少，成品率可達(dá)96%。為測試石墨烯發(fā)熱板的導(dǎo)電性能，在通電15分鐘后，測量發(fā)熱板上表面溫度，已達(dá)到30°C，說明其升溫速度較快。另外在不安裝溫控計(jì)的情況下對(duì)其自控溫效果進(jìn)行了測試，24小時(shí)內(nèi)最高溫度未超過38 °C。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯發(fā)熱材料，其特征在于，所述發(fā)熱材料包括以下重量份的組份:碳纖維粉38-42份、石墨烯5-6份、粘合劑40-50份、防火添加劑3_4份、耦合劑二氧化錳0.8_1.2份、耦合劑三氧化二鐵0.8-1.2份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯發(fā)熱材料，其特征在于，所述碳纖維粉為400目的短絲纖維，所述石墨烯為片狀石墨烯，所述粘合劑為樹脂，所述防火添加劑為三氧化二銻。3.—種使用權(quán)利要求1或2所述的石墨烯發(fā)熱材料制備的發(fā)熱板，其特征在于，從上到下依次包括面板、基材和反射膜，所述基材上表面設(shè)有橫向凹槽和縱向凹槽，縱向凹槽為兩條，橫向凹槽的兩端分別連通兩條縱向凹槽，橫向凹槽和縱向凹槽內(nèi)設(shè)置發(fā)熱材料。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)熱板，其特征在于，所述縱向凹槽內(nèi)還設(shè)置導(dǎo)線。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)熱板，其特征在于，所述導(dǎo)線為鍍鋅的銅編導(dǎo)線，導(dǎo)線截面面積為1.5mm2 ο6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的發(fā)熱板，其特征在于，所述導(dǎo)線端頭設(shè)置插接件。7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的發(fā)熱板，其特征在于，所述縱向凹槽的截面形狀為長方形或正方形，槽寬1.6-2.0mm，槽深1.8-2.2mm;所述橫向凹槽的截面形狀為等腰直角三角形，斜邊位于基材表面，斜邊長2.2-2.6_，斜邊上的高為1.1-1.3_。8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的發(fā)熱板，其特征在于，所述橫向凹槽至少I條，橫向凹槽之間平行等距設(shè)置，橫向凹槽間距為6-1 Omm。9.一種權(quán)利要求3-8所述發(fā)熱板的制備方法，其特征在于，步驟如下:(I)在基材上進(jìn)行內(nèi)模開槽，包括橫向凹槽和縱向凹槽；(2)在縱向凹槽中鋪設(shè)導(dǎo)線；(3)將發(fā)熱材料加壓注射進(jìn)橫向凹槽和縱向凹槽；(4)在基材上加裝面板和反射膜。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)熱板的制備方法，其特征在于，所述加壓注射的具體操作為:將發(fā)熱材料置于壓力罐中并密封，通過空氣栗向壓力罐加壓，發(fā)熱材料沿管路經(jīng)注射針頭注射到橫向凹槽和縱向凹槽內(nèi)。
【文檔編號(hào)】C04B26/06GK106049811SQ201610566490
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月19日
【發(fā)明人】邢太國, 邢穎, 曹恩禮
【申請(qǐng)人】青島東方陽健康科技有限公司, 青島東方一陽健康科技有限公司, 青島富貴巢木業(yè)有限公司