專利名稱：一種新型碳纖維復(fù)合電熱膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型碳纖維復(fù)合電熱膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)人居環(huán)境的要求不僅要滿足基本的生活條 件，而且還要要求創(chuàng)造舒適、安逸的人居環(huán)境，由此對(duì)室內(nèi)環(huán)境提出更高的要求，即室內(nèi)環(huán) 境滿足溫度、濕度、室內(nèi)風(fēng)速、污染物濃度等要求控制在一定范圍之內(nèi)。目前，國內(nèi)供暖系統(tǒng) 大多數(shù)使用是以燃料鍋爐作熱源，生產(chǎn)低溫?zé)崴?，通過室外管網(wǎng)輸送至室內(nèi)散熱設(shè)備，形成 采暖系統(tǒng)。隨著國民經(jīng)濟(jì)，現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)越來越暴露出一些弊端，首先是 浪費(fèi)能源和資源，比如煤炭資源、水資源以及傳輸過程中損耗掉的熱能。其次是污染環(huán)境。 第三是供熱難以計(jì)量，供熱費(fèi)收繳困難?，F(xiàn)有電熱膜技術(shù)中，多以導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電金屬粉末等為發(fā)熱材料，普通塑料為膜， 電熱轉(zhuǎn)換效率和傳熱效率都比較低。碳纖維遠(yuǎn)紅外電熱膜與常規(guī)的以對(duì)流散熱為主的散熱 器供暖相比，以碳纖維為發(fā)熱體的地板輻射供暖系統(tǒng)具有室內(nèi)溫度分布均勻、舒適性好、干 凈衛(wèi)生、節(jié)約能源和計(jì)量方便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，市場上目前也有采用碳纖維電熱膜的保溫產(chǎn)品， 但這些產(chǎn)品卻存在諸如電熱轉(zhuǎn)換效率低、傳熱效率不理想，同時(shí)使用壽命較短，存在安全隱 患等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決碳纖維電熱技術(shù)在應(yīng)用中出現(xiàn)的上述問題，提出了一種電熱轉(zhuǎn)換效 率高、傳熱效率高，同時(shí)可耐高溫、不易氧化的新型碳纖維復(fù)合電熱膜。本發(fā)明還提出了一 種制備該新型碳纖維復(fù)合電熱膜的方法。本發(fā)明的碳纖維復(fù)合電熱膜，包括導(dǎo)電碳纖維層，所述導(dǎo)電碳纖維層為碳纖維編 織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層且其兩端連接有金屬電極，所述導(dǎo)電碳纖維層整體被絕緣導(dǎo)熱塑料膜包 覆成片狀結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)電碳纖維層為聚丙烯腈基碳纖維編織而成。所述絕緣導(dǎo)熱塑料膜采用聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPQ和聚丙烯(PP)中的一種 或一種以上的熱塑性樹脂材料。所述絕緣導(dǎo)熱塑料膜為經(jīng)無機(jī)填料改性后的聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS) 和聚丙烯(PP)中的一種或一種以上的熱塑性樹脂材料，其制備方法可參考中國專利 200810025883. 6中的方法制備。所述無機(jī)填料為氮化硅(Si3N4)、氧化鎂(MgO)和氧化鋁(Al2O3)中的一種或一種 以上。
所述絕緣導(dǎo)熱塑料膜為Si3N4改性后的聚碳酸酯材料。本發(fā)明的新型碳纖維復(fù)合電熱膜的制備方法，包括下述步驟
(1)利用碳纖維編織機(jī)將碳纖維編織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層，并在兩端接上金屬電極；
(2)利用熱熔機(jī)將絕緣導(dǎo)熱塑料膜熔融，再利用覆膜機(jī)對(duì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層進(jìn)行包覆；
(3)包覆后，固化成型、烘干。本發(fā)明的電熱膜采用優(yōu)質(zhì)碳纖維作為發(fā)熱體，絕緣導(dǎo)熱塑料為膜，電熱轉(zhuǎn)換率接 近100%，能量損耗少，效率極高，在通電幾十秒內(nèi)，發(fā)熱體表面溫度迅速升高，并將熱能傳遞 給覆蓋在碳纖維電熱膜表面的覆蓋物，使覆蓋物表面溫度不斷升高，2-4分鐘之后，發(fā)熱體 以及隔熱材料之間達(dá)到熱態(tài)平衡，以恒定的溫度進(jìn)行熱輻射。本發(fā)明所提供的碳纖維電熱膜可耐高溫、不易氧化，其外層導(dǎo)熱塑料為絕緣材料， 可耐300°C高溫，耐高壓，所以安全性極高，并且可保用50年以上。碳纖維以紅外線輻射形 式對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行供暖，無粉塵，無噪音，無廢物，無廢氣，基本上也無電磁輻射。本發(fā)明的 制備工藝簡潔、成本低廉、節(jié)約能源、生態(tài)環(huán)保，符合環(huán)保、能源的發(fā)展方向。


圖1為本發(fā)明的碳纖維復(fù)合電熱膜的平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示，本發(fā)明的碳纖維復(fù)合電熱膜，包括導(dǎo)電碳纖維層，所述導(dǎo)電碳纖 維層為聚丙烯腈基碳纖維編織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層1且其兩端連接有金屬電極2，所述導(dǎo)電碳 纖維層整體被絕緣導(dǎo)熱塑料膜3包覆成片狀結(jié)構(gòu)。所述絕緣導(dǎo)熱塑料膜為無機(jī)填料改性后 的聚碳酸酯、聚苯硫醚和聚丙烯中的一種或一種以上的熱塑性樹脂材料，可以為Si3N4改性 后的聚碳酸酯材料或MgO改性后的聚苯硫醚或Al2O3改性后的聚碳酸酯材料。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的新型碳纖維復(fù)合電熱膜，利用碳纖維編織機(jī)將聚丙烯腈基碳纖維編織 成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層，并在兩端接上金屬電極；利用熱熔機(jī)將絕緣導(dǎo)熱塑料膜即Si3N4改性后的聚 碳酸酯(PC)熔融，將熔融液利用覆膜機(jī)對(duì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層進(jìn)行包覆；包覆后，固化并利用成型 機(jī)將其成型，然后利用烘干機(jī)烘干，可制得長560mm，寬400mm，厚0. 7mm的一種新型碳纖 維復(fù)合電熱膜。 本實(shí)施例中所使用的絕緣導(dǎo)熱塑料為Si3N4改性后的聚碳酸酯，該絕緣導(dǎo)熱塑料 的組成成分如下(按重量份計(jì))
聚碳酸酯48%
氮化硅40%
無堿玻纖10%
硅烷偶聯(lián)劑1%乙烯基硅油1%
其制備方法如下
1.先將Si3N4和硅烷偶聯(lián)劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，
2.再分別加入聚碳酸酯、無堿玻纖和乙烯基硅油到高速混合機(jī)中混合，
3.然后將混合物取出，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，在溫度為280-300°C擠出造粒。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的新型碳纖維復(fù)合電熱膜，利用碳纖維編織機(jī)將聚丙烯腈基碳纖維編織成網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)層，并在兩端接上金屬電極；利用熱熔機(jī)將絕緣導(dǎo)熱塑料膜即MgO改性后的聚苯硫 醚(PPQ熔融，將熔融液利用覆膜機(jī)對(duì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層進(jìn)行包覆；包覆后，利用成型機(jī)將其成 型，然后利用烘干機(jī)烘干，可制得長550mm，寬200mm，厚0. 7mm的一種新型碳纖維復(fù)合電 熱膜。 本實(shí)施例中所使用的絕緣導(dǎo)熱塑料為MgO改性后的聚苯硫醚，該絕緣導(dǎo)熱塑料的 組成成分如下(按重量份計(jì))
聚苯硫醚20%氧化鎂70%無堿玻纖5%鈦酸酯偶聯(lián)劑3%改性乙撐雙脂肪酸酰胺1%二硫化鉬2%
其制備方法如下
1.先將氧化鎂和鈦酸酯偶聯(lián)劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，
2.再分別加入聚苯硫醚、改性乙撐雙脂肪酸酰和二硫化鉬到高速混合機(jī)中混合，
3.然后將混合物取出，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，加入無堿玻纖，在溫度為280-300°C擠 出造粒。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的新型碳纖維復(fù)合電熱膜，利用碳纖維編織機(jī)將聚丙烯腈基碳纖維編織成網(wǎng) 狀結(jié)構(gòu)層，并在兩端接上金屬電極；利用熱熔機(jī)將絕緣導(dǎo)熱塑料膜即Al2O3改性后的聚碳酸 酯(PC)熔融，將熔融液利用覆膜機(jī)對(duì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層進(jìn)行包覆；包覆后，利用成型機(jī)將其成型， 然后利用烘干機(jī)烘干，可制得長550mm，寬400mm，厚0. 7mm的一種新型碳纖維復(fù)合電熱 本實(shí)施例中所使用的絕緣導(dǎo)熱塑料為Al2O3改性后的聚碳酸酯，該絕緣導(dǎo)熱塑料 的組成成分如下(按重量份計(jì))
聚碳酸酯5
氧化鋁35%
無堿玻纖10%
硅烷偶聯(lián)劑1%
改性乙撐雙脂肪酸酰胺1%硬脂酸鹽1%
其制備方法如下
1.先將氧化鋁和硅烷偶聯(lián)劑加入高速混合機(jī)中混合均勻，
2.再分別加入聚碳酸酯、無堿玻纖、改性乙撐雙脂肪酸酰胺和硬脂酸鹽到高速混合機(jī) 中混合，
3.然后將混合物取出，加入到雙螺桿擠出機(jī)中，在溫度為280-300°C擠出造粒。
權(quán)利要求
1.一種新型碳纖維復(fù)合電熱膜，包括導(dǎo)電碳纖維層，其特征在于所述導(dǎo)電碳纖維層 為碳纖維編織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層且其兩端連接有金屬電極，所述導(dǎo)電碳纖維層整體被絕緣導(dǎo) 熱塑料膜包覆成片狀結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型碳纖維復(fù)合電熱膜，其特征在于所述導(dǎo)電碳纖維層為 聚丙烯腈基碳纖維編織而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型碳纖維復(fù)合電熱膜，其特征在于所述絕緣導(dǎo)熱塑 料膜為經(jīng)無機(jī)填料改性后的聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPQ和聚丙烯(PP)中的一種或一種 以上的熱塑性樹脂材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型碳纖維復(fù)合電熱膜，其特征在于所述無機(jī)填料為氮化 硅(Si3N4)、氧化鎂(MgO)和氧化鋁(Al2O3)中的一種或一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型碳纖維復(fù)合電熱膜，其特征在于所述絕緣導(dǎo)熱塑料膜 為Si3N4改性后的聚碳酸酯材料。
6.一種新型碳纖維復(fù)合電熱膜的制備方法，其特征在于包括下述步驟(1)利用碳纖維編織機(jī)將碳纖維編織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層，并在兩端接上金屬電極；(2)利用熱熔機(jī)將絕緣導(dǎo)熱塑料膜熔融，再利用覆膜機(jī)對(duì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層進(jìn)行包覆；(3)包覆后，固化成型、烘干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型碳纖維復(fù)合電熱膜，包括導(dǎo)電碳纖維層，所述導(dǎo)電碳纖維層為碳纖維編織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層且其兩端連接有金屬電極，所述導(dǎo)電碳纖維層整體被絕緣導(dǎo)熱塑料膜包覆成片狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所提供的碳纖維電熱膜可耐高溫、不易氧化，其外層導(dǎo)熱塑料為絕緣材料，可耐300℃高溫，耐高壓，所以安全性極高，并且可保用50年以上。碳纖維以紅外線輻射形式對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行供暖，無粉塵，無噪音，無廢物，無廢氣，基本上也無電磁輻射。本發(fā)明的制備工藝簡潔、成本低廉、節(jié)約能源、生態(tài)環(huán)保，符合環(huán)保、能源的發(fā)展方向。
文檔編號(hào)H05B3/10GK102123529SQ20111005908
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者徐懷良, 畢紅, 薛祖彪 申請(qǐng)人:安徽大學(xué), 安徽鑫豐碳纖維有限公司