本發(fā)明屬于電熱地暖采暖領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板及其制作工藝。

背景技術(shù)：

霧霾現(xiàn)象導(dǎo)致煤炭消費的替代，將促進(jìn)清潔能源采暖方式的發(fā)展，其中就包括電采暖，為電采暖行業(yè)創(chuàng)造廣闊的發(fā)展契機(jī)。電采暖的興起，帶動地板的合體，一種新型電熱暖芯地板悄然興起，市場上出現(xiàn)各種各樣的集保健裝飾與取暖為一體的三合一電熱地板。雖是外表一樣，但功能并不相同，而且使用壽命也皆然有別，就是因為內(nèi)部發(fā)熱部分的不同。

就目前市場的品種而言，發(fā)熱體有金屬、碳粉油墨、有機(jī)樹脂芯片、碳纖維紙層貼壓，優(yōu)劣各異，比如：金屬導(dǎo)電油墨、碳粉導(dǎo)電油墨在使用一個階段后即有功率衰減，同時這些發(fā)熱體所使用的電極，一般都是導(dǎo)電銀漿印刷或?qū)щ娔z粘銅箔的，做電熱地板復(fù)合時粘不住，所以時間一久就會離弧，關(guān)鍵是內(nèi)部接觸就會有松動，打火功率降低地板報廢，而且這些油墨的遠(yuǎn)紅外線輻射強(qiáng)度較弱根本起不到保健的作用，有機(jī)樹脂片就更不好復(fù)合在一起，因為有機(jī)材料與木質(zhì)材料復(fù)合對膠的要求很高，一旦受潮即與有機(jī)板材離弧，使地板嚴(yán)重變形無法使用，后果很嚴(yán)重。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板及其制作工藝，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不夠經(jīng)久耐用、保健功能較差等問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板，該電熱地板包括裝飾面、實木復(fù)合板或高密度板、石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜、背面平衡層、保溫層、膠層，具體結(jié)構(gòu)如下：

保溫層頂部通過膠層與背面平衡層連接，背面平衡層頂部通過膠層與實木復(fù)合板或高密度板連接，實木復(fù)合板或高密度板頂部通過膠層與石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜連接，石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜頂部通過膠層與實木復(fù)合板或高密度板連接，實木復(fù)合板或高密度板頂部通過膠層與裝飾面連接。

所述的石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板，石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜包括：植物纖維漿、石墨烯粉體膠液、納米竹炭纖維粉或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉、纖維擴(kuò)散劑，按照重量份數(shù)計，植物纖維漿50～80份，石墨烯粉體膠液10～30份，納米竹炭纖維粉或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉5～10份，纖維擴(kuò)散劑2～5份。

所述的石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板，植物纖維漿的組成如下，按重量份數(shù)計，氫氧化鈉4～6份，植物纖維55～65份，水30～50份；石墨烯粉體膠液的組成如下，按重量份數(shù)計，石墨烯粉體30～40份，乙醇水溶液50～60份，改性松香膠粉乳液10～20份；在石墨烯粉體中，含有5～10層石墨烯粉體的重量百分比是30％～50％；乙醇水溶液是由純度80wt％～90wt％的乙醇和水按10～20％的重量百分比混合的水溶液；改性松香膠粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：(5～15)混合而成的乳液，改性松香為脂松香、氫化松香、歧化松香或聚合松香；納米竹炭纖維粉直徑為10～100微米、長度10～20微米，發(fā)射遠(yuǎn)紅外釋放負(fù)離子數(shù)大于6500個/立方厘米；纖維擴(kuò)散劑采用亞甲基二萘磺酸鈉。

所述的石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板的制作工藝，石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的制作過程如下：

采用植物纖維漿、石墨烯粉體膠液、納米竹炭纖維粉或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉通過磨合、混合、攪拌、抄制、烘干、壓制上卷工序制成；在制作過程中，通過磨合、混合、攪拌如下工序，將植物纖維通過盤磨機(jī)進(jìn)行掃帚化處理后，使其更容易與石墨烯粉體膠液結(jié)合，加入石墨烯粉體膠液進(jìn)行混合、攪拌，再加入纖維擴(kuò)散劑和納米竹炭纖維粉或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉進(jìn)行攪拌均勻，將石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜作為發(fā)熱芯主體。

所述的石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板的制作工藝，制作石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的具體步驟如下：

(1)將石墨烯粉體經(jīng)過乙醇水溶液浸泡1～5小時后，使石墨烯粉體表面得到充分凈化；

(2)浸泡時間滿足后，加入改性松香膠粉乳液，使石墨烯粉體充分混合，充分?jǐn)嚢韬笮纬墒┓垠w膠液，靜置備用；

(3)將植物纖維用盤磨機(jī)磨到有掃帚狀出現(xiàn)，將氫氧化鈉、植物纖維、水混合，放到攪拌池繼續(xù)攪拌，形成植物纖維漿；

(4)將石墨烯粉體膠液投放到攪拌池中，與植物纖維漿混合攪拌1～5小時，使植物纖維與石墨烯粉體充分結(jié)合復(fù)合成為一體，使植物纖維得到石墨烯粉體的充分包裹；

(5)加入纖維擴(kuò)散劑和納米竹炭纖維粉或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉，繼續(xù)1～5小時至攪拌均勻，得到用于制備石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的漿液；

(6)混合、攪拌完成后需要檢驗，檢驗合格后，經(jīng)抄制、烘干、壓制，形成石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜。

所述的石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板的制作工藝，石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的電阻率為40至80ω·cm。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：

1、為了更好的節(jié)能和發(fā)揮電熱地板要擴(kuò)展功能的需求，本發(fā)明采用當(dāng)今先進(jìn)的石墨烯原材料，作為發(fā)熱體因為石墨烯材料是公認(rèn)的導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率最好的材料，高于碳纖維和碳納米管等電熱材料，其電熱轉(zhuǎn)換率更高、遠(yuǎn)紅外輻射更強(qiáng)。所以，本發(fā)明采用石墨烯與其他材料復(fù)合作為發(fā)熱材料。

2、石墨烯是現(xiàn)今人們公認(rèn)的導(dǎo)電率最高、導(dǎo)熱強(qiáng)度最大最快的新型材料，遠(yuǎn)高于碳纖維碳納米管等一些新材料。本發(fā)明以石墨烯為發(fā)熱原料，與植物纖維復(fù)合制作出石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱層，再通過有機(jī)硅膠與無紡布棉布等復(fù)合制成各種形狀，利用石墨烯透明導(dǎo)電特性作為電發(fā)熱薄膜，具有發(fā)熱效率高、發(fā)熱均勻的顯著特點。

3、本發(fā)明制作的石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱層具有表面電阻率可調(diào)的特點，可用于抗靜電電路，能有效地將電荷釋放掉，同時具有遠(yuǎn)紅外發(fā)射和負(fù)離子釋放的功能，起到凈化消毒作用，又起到對人體健康的作用。

4、本發(fā)明采用石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱層，可提高導(dǎo)電性、加強(qiáng)導(dǎo)熱性，這些指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳纖維導(dǎo)電發(fā)熱性能。

5、本發(fā)明石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱層，以植物纖維和石墨烯粉體為主、納米竹炭纖維和添加劑為輔，經(jīng)過磨制、混合攪拌、復(fù)合炒制、烘干壓制、復(fù)合后制作而成。

6、與已有的技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)工藝方案采用了石墨烯粉體與植物纖維更好的結(jié)合，復(fù)合制成后的石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱層電流分配更加完善，發(fā)熱更加均勻，穩(wěn)定性更好。同時，由于加入了納米竹炭纖維具有遠(yuǎn)紅外和負(fù)離子的功能，更加環(huán)保、更加健康。而且，竹炭纖維更有黑金之稱，在制作過程中經(jīng)過合理的工藝更加完善，增加輻射量提高，輻射強(qiáng)度言辭制成的成品比現(xiàn)有的產(chǎn)品更有發(fā)展。

附圖說明

圖1為本發(fā)明石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1裝飾面；2實木復(fù)合板或高密度板；3石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜；4背面平衡層；5保溫層；6膠層。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板，主要包括：裝飾面1、實木復(fù)合板或高密度板2、石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜3、背面平衡層4、保溫層5、膠層6等，具體結(jié)構(gòu)如下：

保溫層5頂部通過膠層6與背面平衡層4連接，背面平衡層4頂部通過膠層6與實木復(fù)合板或高密度板2連接，實木復(fù)合板或高密度板2頂部通過膠層6與石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜3連接，石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜3頂部通過膠層6與實木復(fù)合板或高密度板2連接，實木復(fù)合板或高密度板2頂部通過膠層與裝飾面1連接。

本發(fā)明采用中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)?01710096589.3)制備石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜，將石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜作為發(fā)熱芯主體，用于石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板。

所述石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的制備方法，采用植物纖維漿、石墨烯粉體膠液、納米竹炭纖維粉(或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉)等通過磨合、混合、攪拌、抄制、烘干、壓制上卷等工序制成。在制作過程中，通過磨合、混合、攪拌如下工序，將植物纖維通過盤磨機(jī)進(jìn)行掃帚化處理后，使其更容易與石墨烯粉體膠液結(jié)合，加入石墨烯粉體膠液進(jìn)行混合、攪拌，再加入纖維擴(kuò)散劑和納米竹炭纖維粉(或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉)進(jìn)行攪拌均勻。其具體的制備過程如下：

1、將石墨烯粉體經(jīng)過乙醇水溶液浸泡1～5小時后，使石墨烯粉體表面得到充分凈化；

2、浸泡時間滿足后，加入改性松香膠粉乳液，使石墨烯粉體充分混合，充分?jǐn)嚢韬笮纬墒┓垠w膠液，靜置備用；

3、將植物纖維用盤磨機(jī)磨到有掃帚狀出現(xiàn)，將氫氧化鈉、植物纖維、水混合，放到攪拌池繼續(xù)攪拌，形成植物纖維漿；

4、將石墨烯粉體膠液投放到攪拌池中，與植物纖維漿混合攪拌1～5小時，使植物纖維與石墨烯粉體充分結(jié)合復(fù)合成為一體，使植物纖維得到石墨烯粉體的充分包裹；

5、加入纖維擴(kuò)散劑和納米竹炭纖維粉(或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉)，繼續(xù)1～5小時至攪拌均勻，得到用于制備石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的漿液；

6、混合、攪拌完成后需要檢驗，檢驗合格后，經(jīng)抄制、烘干、壓制，形成石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜。采用200～300目篩網(wǎng)在所得漿液中10厘米以下深度，取樣三次以上，壓干水分、光照去除水分，通過目測是否均勻。然后進(jìn)行電阻測量，要求三次以上阻值之間誤差在2～5％內(nèi)范圍之內(nèi)，電阻率在2～2000ω·cm范圍內(nèi)，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

下面，通過實施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

實施例1

本實施例中，石墨烯復(fù)合材料遠(yuǎn)紅外負(fù)離子暖芯電熱地板的制作工藝，參見中國發(fā)明專利申請(公開號：cn103982937a)，其不同之處在于，石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的制作過程如下：

采用中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)?01710096589.3)制備石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜，將石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜作為發(fā)熱芯主體。

石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜，包括植物纖維漿、石墨烯粉體膠液、納米竹炭纖維粉(或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉)和纖維擴(kuò)散劑，按照重量份數(shù)計，植物纖維(如：原木纖維)漿80份，石墨烯粉體膠液10份，納米竹炭纖維粉(或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉)7份，纖維擴(kuò)散劑3份。

植物纖維漿的組成如下，按重量份數(shù)計，氫氧化鈉5份，植物纖維60份，水35份。石墨烯粉體膠液的組成如下，按重量份數(shù)計，石墨烯粉體35份，乙醇水溶液50份，改性松香膠粉乳液15份。在石墨烯粉體中，含有5～10層石墨烯粉體的重量百分比是40％。乙醇水溶液是由純度85wt％的乙醇和水按15％的重量百分比配合的水溶液。改性松香膠粉乳液是由改性松香和乙醇按重量比例1：15混合而成的乳液，改性松香為歧化松香。納米竹炭纖維粉直徑為10～100微米、長度10～20微米，纖維擴(kuò)散劑采用亞甲基二萘磺酸鈉。

本實施例中，石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的制備過程如下：

(1)、將石墨烯粉體經(jīng)過乙醇水溶液浸泡2小時后，使石墨烯粉體表面得到充分凈化；

(2)、浸泡時間滿足后，加入改性松香膠粉乳液，使石墨烯粉體充分混合，充分?jǐn)嚢韬笮纬墒┓垠w膠液，靜置備用；

(3)、將植物纖維用盤磨機(jī)磨到有掃帚狀出現(xiàn)，將氫氧化鈉、植物纖維、水混合，放到攪拌池繼續(xù)攪拌，形成植物纖維漿；

(4)、將石墨烯粉體膠液投放到攪拌池中，與植物纖維漿混合攪拌3小時，使植物纖維與石墨烯粉體充分結(jié)合復(fù)合成為一體，使植物纖維得到石墨烯粉體的充分包裹；

(5)、加入纖維擴(kuò)散劑和納米竹炭纖維粉(或納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子粉)，繼續(xù)2小時至攪拌均勻，得到用于制備石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜的漿液；

(6)、混合、攪拌完成后需要檢驗，檢驗合格后，經(jīng)抄制、烘干、壓制，形成石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜。采用300目篩網(wǎng)在所得漿液中10厘米以下深度，取樣五次，壓干水分、光照去除水分，通過目測是否均勻。然后進(jìn)行電阻測量，要求五次阻值之間誤差在2～5％內(nèi)范圍之內(nèi)。

本實施例石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜，電阻率為40至80ω·cm，可用作取暖用電熱地板。采用上述石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜，按需要裁好尺寸，并在兩邊鉚上電極。電極選用銅帶10～15毫米寬，厚度選用0.05毫米，將電極鉚在石墨烯納米遠(yuǎn)紅外負(fù)離子復(fù)合纖維導(dǎo)電發(fā)熱膜上后，待用。