專利名稱：一種碳素晶體發(fā)熱板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳素晶體發(fā)熱板及其制備方法，尤其是用于地暖 的碳素晶體發(fā)熱板及其制備方法。
背景技術(shù)：
碳纖維是將基材經(jīng)ioocrc高溫碳化后形成的一種高碳纖維材
料，屬無機導(dǎo)電材料，具有質(zhì)輕，導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，抗氧化(〈30(TC空
氣下可長期使用)，電熱轉(zhuǎn)換效率高，熱慣性小，電阻溫度系數(shù)小， 功率衰減小等特點。因此，近幾年以短切碳纖維為發(fā)熱介質(zhì)制作的碳 纖維電發(fā)熱板在民用地暖取暖方面得到了較廣泛的應(yīng)用，然而由于碳 纖維在潮濕及堿性的環(huán)境中很容易造成漏電等缺陷，尤其是用到水泥 下面等隱蔽工程時，存在重大安全隱患。為解決漏電等缺陷
CN200610026524. 3專利公開了一種對碳纖維進行球磨加工改性處理 制備一種碳晶板材的方法。在該方法由于制作中使用了二甲苯和丙酮 溶劑，易造成環(huán)境污染；此外，該方法僅對碳纖維(丙烯氰基)進行 了提純、球磨等方面的處理，其遠紅外輻射性能并未得到改善。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種碳素晶體發(fā)熱板及其制備方法，由本方 法制作的碳素晶體發(fā)熱板既有碳纖維發(fā)熱板的優(yōu)點，還可大量輻射遠 紅外線，且電熱輻射轉(zhuǎn)化效率高，表面溫差小,熱效率高的優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的碳素晶體發(fā)熱板由環(huán)氯樹脂膠布底
層、牛皮紙層、碳素晶體粉層、銅皮電極、環(huán)氯樹脂膠布層、裝飾紙 層和聚酯薄膜層組成，在環(huán)氯樹脂膠布底層上復(fù)合牛皮紙層，在牛皮 紙層上噴涂碳素晶體粉層，在碳素晶體粉層上鋪設(shè)兩條銅皮電極，在 碳素晶體粉層及兩條銅皮電極上復(fù)合環(huán)氯樹脂膠布層，在環(huán)氯樹脂膠 布層上復(fù)合裝飾紙層，在裝飾紙層上復(fù)合聚酯薄膜層，其特征在于 在環(huán)氯樹脂膠布底層外還復(fù)合一層金屬反射膜，碳素晶體粉由細度為
2 5um的短切竹碳纖維磨細粉、粒徑為1 3um的陶瓷晶體低溫遠紅外 發(fā)射粉以及由Nb205 ^203為4:1組成的稀土氧化物改性劑構(gòu)成，竹 碳纖維、陶瓷晶體低溫遠紅外發(fā)射粉和稀土氧化物的配比為1: 2~5: 0.0卜0.05。
上述金屬反射膜1是由鋁箔構(gòu)成。
本發(fā)明制備碳素晶體發(fā)熱板的方法是
(1) 碳素晶體粉的制備先將長度1~ 5mm短切竹碳纖維放在四氯 乙烯溶劑中浸泡處理2~3個小時，然后在150 200 'C溫度下烘干， 再磨細至2 5um粉末，最后將竹碳纖維粉末、粒徑為1 3um陶瓷晶 體以及由Nb205 :Y203為4:1組成的稀土氧化物改性劑按照1: 2~5: 0.01 0.05的比例放在真空攪拌機中混煉5 10小時，制得碳素晶體粉；
(2) 環(huán)氧樹脂膠布的制備-
選用阻燃環(huán)氧樹脂(EX-48)和無堿玻璃纖維布，在浸膠機上制 成阻燃、絕緣型的環(huán)氧樹脂膠布；
(3) 碳素晶體發(fā)熱板的制備 ①在下金屬模具板上放上一層鋁箔作金屬反射膜；② 在金屬反射膜上鋪3 6層的環(huán)氯樹脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布 底層，然后刷一層環(huán)氯樹脂膠，再鋪上一層薄的牛皮紙，作牛皮紙層;
③ 在牛皮紙層上噴涂一層0.05 0.1mm厚由30n/。碳素晶體粉、50。/c) 環(huán)氧樹脂膠、20%稀釋劑組成的涂層，作為碳素晶體粉層，然后在碳 素晶體粉層上放兩條銅皮電極，再在上面鋪上3~6層環(huán)氯樹脂膠布， 作為環(huán)氯樹脂膠布層；
④ 在環(huán)氯樹脂膠布層上放一層裝飾紙，再放一層聚酯薄膜，構(gòu)成 裝飾紙層和聚酯薄膜層；
⑤ 最后在聚酯薄膜層上蓋上金屬模具板，再放入熱壓機中熱壓成 型，成型壓力5 8MPa，成型溫度155~170°C，時間1 2小時，制成 碳素晶體發(fā)熱板。
本發(fā)明由于在結(jié)構(gòu)上增加了金屬反射膜，有阻止熱量向地下滲透 作用；又由于竹碳纖維經(jīng)過了提純磨細處理并增加了陶瓷晶體和稀土 氧化物改性劑，故其穩(wěn)定性大大提高，具有遠紅外輻射強，電熱輻射 轉(zhuǎn)化效率高，表面溫差小，耐酸堿腐蝕能力強，可安全的用于地暖等 隱蔽工程之中。經(jīng)檢測電熱輻射轉(zhuǎn)化效率>85%，表面溫差〈1(TC，漏 電電流〈0. OOlmA，絕緣強度〉5000V。
圖1為本發(fā)明中碳素晶體發(fā)熱板的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
按圖1所示，本發(fā)明的碳素晶體發(fā)熱板由環(huán)氯樹脂膠布底層2、牛
皮紙層3、碳素晶體粉層4、銅皮電極5、環(huán)氯樹脂膠布層6、裝飾紙層7和聚酯薄膜層8和金屬反射膜1組成。在環(huán)氯樹脂膠布底層2上 復(fù)合牛皮紙層3，在牛皮紙層3上噴涂碳素晶體粉層4，在碳素晶體 粉層4上鋪設(shè)兩條銅皮電極5，在碳素晶體粉層4及兩條銅皮電極5 上復(fù)合環(huán)氯樹脂膠布層6，在環(huán)氯樹脂膠布層6上復(fù)合裝飾紙層7， 在飾紙層7上復(fù)合聚酯薄膜層8，在環(huán)氯樹脂膠布底層2外還復(fù)合一 層金屬反射膜l。
本發(fā)明制備碳素晶體發(fā)熱板方法的實施例1
(1) 碳素晶體發(fā)熱粉的制備先將長度l 2mm短切竹碳纖維放在 四氯乙烯溶劑中浸泡處理2個小時，然后在150。C溫度下烘干，再磨 細至2 3um粉末，最后將竹碳纖維粉末、粒徑為1 2um陶瓷晶體以 及由Nb205 :￥203為4:1組成的稀土氧化物改性劑按照1: 2: 0.01的 比例放在真空攪拌機中混煉5小時，制得碳素晶體粉；
(2) 環(huán)氧樹脂膠布的制備
選用阻燃環(huán)氧樹脂(EX-48)和無堿玻璃纖維布(電子級)，在浸 膠機上制成阻燃、絕緣型的環(huán)氧樹脂膠布；
(3) 碳素晶體發(fā)熱板的制備
① 在下金屬模具板上放上一層鋁箔作金屬反射膜；
② 在金屬反射膜上鋪3層的環(huán)氯樹脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布底 層，然后刷一層環(huán)氯樹脂膠，再鋪上一層薄的牛皮紙，作牛皮紙層；
③ 在牛皮紙層上噴涂一層0.05mm厚由30%碳素晶體粉、50%環(huán) 氧樹脂膠、20%稀釋劑組成的涂層，作為碳素晶體粉層，然后在碳素 晶體粉層上放兩條15mm寬，0.05mm厚的銅皮電極，再在上面鋪上3層環(huán)氯樹脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布層；
④ 在環(huán)氯樹脂膠布層上放一層裝飾紙，再放一層聚酯薄膜，構(gòu)成 裝飾紙層和聚酯薄膜層；
⑤ 最后在聚酯薄膜層上蓋上金屬模具板，再放入熱壓機中熱壓成 型，成型壓力5MPa，成型溫度155T，時間1.0小時，制成厚1.0mm 的碳素晶體發(fā)熱板。
將上述成型后的碳素晶體發(fā)熱板，剪切成尺寸為900X600mm的碳 素晶體發(fā)熱板，經(jīng)檢測功率為120士5w，表面溫度平均45士4。C(環(huán)境 溫度為2(TC時)，表面溫差〈10。C，漏電電流〈0. 002mA，絕緣強度〉5000V， 紅外轉(zhuǎn)化率〉80%。
本發(fā)明制備碳素晶體發(fā)熱板方法的實施例2
(1) 碳素晶體發(fā)熱粉的制備先將長度3 5mm短切竹碳纖維放在四
氯乙烯溶劑中浸泡處理3個小時，然后在200。C溫度下烘干，再磨細 至4 5um粉末，最后將竹碳纖維粉末、粒徑為2 3um陶瓷晶體以及 由Nb205:Y203為4:l組成的稀土氧化物改性劑按照l: 5: 0.05的比 例放在真空攪拌機中混煉IO小時，制得碳素晶體粉；
(2) 環(huán)氧樹脂膠布的制備 同實施例h
(3) 碳素晶體發(fā)熱板的制備
① 在下金屬模具板上放上一層鋁箔作金屬反射膜；
② 在金屬反射膜上鋪6層的環(huán)氯樹脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布底 層，然后刷一層環(huán)氯樹脂膠，再鋪上一層薄的牛皮紙，作牛皮紙層；③ 在牛皮紙層上噴涂一層0.1mm厚由30%碳素晶體粉、50%環(huán) 氧樹脂膠、20%稀釋劑組成的涂層，作為碳素晶體粉層，然后在碳素 晶體粉層上放兩條15mm寬，0.05mm厚的銅皮電極，再在上面鋪上 6層環(huán)氯樹脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布層；
④ 在環(huán)氯樹脂膠布層上放一層裝飾紙，再放一層聚酯薄膜，構(gòu)成 裝飾紙層和聚酯薄膜層；
⑤最后在聚酯薄膜層上蓋上金屬模具板，再放入熱壓機中熱壓成 型，成型壓力8MPa，成型溫度17(TC，時間2.0小時，制成厚1. 5mm 的碳素晶體發(fā)熱板。
將上述成型后的碳素晶體發(fā)熱板，剪切成尺寸為900X600mm的碳 素晶體發(fā)熱板，經(jīng)檢測功率為180士5w，表面溫度平均65士5。C(環(huán)境 溫度為20。C時)，表面溫差〈1(TC，漏電電流〈0. OOlmA，絕緣強度〉5000V， 紅外轉(zhuǎn)化率〉85%。
本發(fā)明制備碳素晶體發(fā)熱板方法的實施例3
(1) 碳素晶體發(fā)熱粉的制備先將長度2~4mm短切竹碳纖維放在四 氯乙烯溶劑中浸泡處理2.5個小時，然后在18(TC溫度下烘干，再磨 細至2 4um粉末，最后將竹碳纖維粉末、粒徑為2 3um陶瓷晶體以 及由>^205:￥203為4:1組成的稀土氧化物改性劑按照1: 3: 0.03的 比例放在真空攪拌機中混煉7小時，制得碳素晶體粉；
(2) 環(huán)氧樹脂膠布的制備 同實施例1;
(3) 碳素晶體發(fā)熱板的制備① 在下金屬模具板上放上一層鋁箔作金屬反射膜；
② 在金屬反射膜上鋪5層的環(huán)氯樹脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布底 層，然后刷一層環(huán)氯樹脂膠，再鋪上一層薄的牛皮紙，作牛皮紙層；
③ 在牛皮紙層上噴涂一層0.08mm厚由30%碳素晶體粉、50%環(huán) 氧樹脂膠、20%稀釋劑組成的涂層，作為碳素晶體粉層，然后在碳素 晶體粉層上放兩條15mm寬，0.05mm厚的銅皮電極，再在上面鋪上 5層環(huán)氯樹脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布層；
④ 在環(huán)氯樹脂膠布層上放一層裝飾紙，再放一層聚酯薄膜，構(gòu)成 裝飾紙層和聚酯薄膜層；
⑤ 最后在聚酯薄膜層上蓋上金屬模具板，再放入熱壓機中熱壓成 型，成型壓力6MPa，成型溫度160°C，時間1.5小時，制成厚1. 3mm 的碳素晶體發(fā)熱板。
將上述成型后的碳素晶體發(fā)熱板，剪切成尺寸為900X600皿的碳 素晶體發(fā)熱板，經(jīng)檢測功率為150土5w，表面溫度平均55士5。C(環(huán)境 溫度為2(TC時)，表面溫差〈10。C，漏電電流〈0. OOlmA，絕緣強度〉5000V， 紅外轉(zhuǎn)化率〉84%。
權(quán)利要求
1、一種碳素晶體發(fā)熱板，包括環(huán)氯樹脂膠布底層(2)、牛皮紙層(3)、碳素晶體粉層(4)、銅皮電極(5)、環(huán)氯樹脂膠布層(6)、裝飾紙層(7)和聚酯薄膜層(8)組成，在環(huán)氯樹脂膠布底層(2)上復(fù)合牛皮紙層(3)，在牛皮紙層(3)上噴涂碳素晶體粉層(4)，在碳素晶體粉層(4)上鋪設(shè)兩條銅皮電極(5)，在碳素晶體粉層(4)及兩條銅皮電極(5)上復(fù)合環(huán)氯樹脂膠布層(6)，在環(huán)氯樹脂膠布層(6)上復(fù)合裝飾紙層(7)，在裝飾紙層(7)上復(fù)合聚酯薄膜層(8)，其特征在于在環(huán)氯樹脂膠布底層(6)外還復(fù)合一層金屬反射膜(1)，碳素晶體粉由細度為2～5um的短切竹碳纖維磨細粉、粒徑為1～3um的陶瓷晶體低溫遠紅外發(fā)射粉以及由Nb2O5∶Y2O3為4∶1組成的稀土氧化物改性劑構(gòu)成，竹碳纖維、陶瓷晶體低溫遠紅外發(fā)射粉和稀土氧化物的配比為1∶2～5∶0.01～0.05。
2、 據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳素晶體發(fā)熱板，其特征在于金屬反射膜(1)由鋁箔構(gòu)成。
3、 一種碳素晶體發(fā)熱板的制備方法，其特征在于(1)碳素晶體粉的制備先將長度1 5mm短切竹碳纖維放在 四氯乙烯溶劑中浸泡處理2 3個小時，然后在150 200 。C溫度 下烘干，再磨細至2 5um粉末，最后將竹碳纖維粉末、粒徑為 1~3咖陶瓷晶體以及由Nb205 :Y203為4:1組成的稀土氧化物改性劑按照1: 2 5: 0.01~0.05的比例放在真空攪拌機中混煉5~10 小時，制得碳素晶體粉；(2) 環(huán)氧樹脂膠布的制備選用阻燃環(huán)氧樹脂(EX-48)和無堿玻璃纖維布，在浸膠機上制 成阻燃、絕緣型的環(huán)氧樹脂膠布；(3) 碳素晶體發(fā)熱板的制備① 在下金屬模具板上放上一層鋁箔作金屬反射膜；② 在金屬反射膜上鋪3 6層的環(huán)氯樹脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布 底層，然后刷一層環(huán)氯樹脂膠，再鋪上一層薄的牛皮紙，作牛皮 紙層；③ 在牛皮紙層上噴涂一層0.05 0.1mm厚由30。/。碳素晶體粉、50。/。 環(huán)氧樹脂膠、20%稀釋劑組成的涂層，作為碳素晶體粉層，然后 在碳素晶體粉層上放兩條銅皮電極，再在上面鋪上3~6層環(huán)氯樹 脂膠布，作為環(huán)氯樹脂膠布層；④ 在環(huán)氯樹脂膠布層上放一層裝飾紙，再放一層聚酯薄膜，構(gòu)成 裝飾紙層和聚酯薄膜層；⑤ 最后在聚酯薄膜層上蓋上金屬模具板，再放入熱壓機中熱壓成 型，成型壓力5 8MPa，成型溫度155~170°C，時間1~2小時， 制成碳素晶體發(fā)熱板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳素晶體發(fā)熱板及其制備方法，尤其是用于地暖的碳素晶體發(fā)熱板及其制備方法。所述的發(fā)熱板由金屬反射膜、環(huán)氯樹脂膠布底層、牛皮紙層、碳素晶體粉層、銅皮電極、環(huán)氯樹脂膠布層、裝飾紙層和聚酯薄膜層組成。所述發(fā)熱板的制備方法包括碳素晶體粉制備方法、環(huán)氧樹脂膠布制備方法和碳素晶體發(fā)熱板的制備方法。本發(fā)明的發(fā)熱板具有遠紅外輻射強，電熱輻射轉(zhuǎn)化效率高，表面溫差小，耐酸堿腐蝕能力強，可安全的用于地暖等隱蔽工程之中。
文檔編號B32B9/00GK101346016SQ20071004360
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月9日
發(fā)明者劉翠萍, 孫同文, 朱思銀 申請人:朱思銀;孫同文;劉翠萍