本發(fā)明涉及功能性建筑陶瓷領(lǐng)域，特別涉及一種具有加熱功能的陶瓷磚及其制備方法。

背景技術(shù)：

陶瓷磚憑借自身的優(yōu)異性能和獨特的裝飾效果成為一種常用的家用裝飾材料，被廣泛應(yīng)用于地面和墻面的裝飾。近年來，出現(xiàn)一些能夠加熱的陶瓷磚，可在天氣寒冷時為室內(nèi)加溫，散熱面積大，極具應(yīng)用前景。具有加熱功能的陶瓷磚通常是將電加熱材料如電熱絲、電熱管等埋設(shè)在陶瓷磚基體之下，通過電加熱及熱傳導(dǎo)的方式實現(xiàn)陶瓷基體加熱。但電熱絲類加熱方式接觸面積較小，總體電熱效率很低，且電熱絲壽命較短。

電熱膜是以發(fā)熱面作為熱源，由于其接觸面積大，熱效率較高，逐漸取代了電熱絲類加熱源。

中國專利cn205918049u公布了一種電熱采暖陶瓷磚及其鋪貼排布系統(tǒng)，其電熱膜采用金屬氧化物膜、金屬膜或金屬氧化物與金屬的復(fù)合膜中的一種。

中國專利cn205857573u公布了一種石墨烯加熱瓷磚，通過對石墨烯涂層通電產(chǎn)生熱量實現(xiàn)陶瓷磚的加熱功能。但該發(fā)明缺乏必要的保溫層，使得加熱磚在實際應(yīng)用中熱量不僅向上傳遞，同時也會向下水泥層傳遞，嚴重影響了加熱陶瓷磚的熱效率。

中國專利cn105318398a公布了一種電加熱瓷磚和電加熱瓷磚供熱系統(tǒng)，通過將采暖芯層設(shè)置于瓷磚及所需散熱層以下，并在后面附有隔熱保溫層。但保溫隔熱層為發(fā)泡塑料材料，要實現(xiàn)較好的保溫效果，發(fā)泡塑料厚度一定要厚，實際裝修會占用較大的空間，同時在長期加熱的環(huán)境中發(fā)泡塑料容易老化。

中國專利cn105025598a公布了一種電熱復(fù)合陶瓷磚及其制備方法，該陶瓷磚是在陶瓷基底無釉面上依次涂布電熱涂層、引出接線電極、涂布絕緣封裝防水層、施加發(fā)泡陶瓷層。但發(fā)泡陶瓷層的導(dǎo)熱系數(shù)在0.15瓦/（米?度）左右，僅依靠發(fā)泡陶瓷層作為保溫層，保溫效果不佳，熱量容易流失，熱效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有加熱功能的陶瓷磚及其制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種具有加熱功能的陶瓷磚，其由陶瓷磚層和帶有凹腔的陶瓷磚基底層貼合而成，所述凹腔位于貼合面一側(cè)，凹腔中填充有自下而上依次層疊的絕緣保溫層、發(fā)熱層和絕緣密封導(dǎo)熱層，所述發(fā)熱層中設(shè)有金屬電極和溫度傳感器。

具體地，由絕緣保溫層、發(fā)熱層和絕緣密封導(dǎo)電層依次層疊的復(fù)合層結(jié)構(gòu)，使得可對發(fā)熱層的熱量散發(fā)方向進行調(diào)控，即防止發(fā)熱層散發(fā)的熱量向下傳遞而導(dǎo)向其高效向上傳遞。

實際上，本發(fā)明的陶瓷磚基底層為輕質(zhì)多孔的陶瓷磚基底層，其保證了整個陶瓷磚具有優(yōu)異的力學性能和后加工性能。進一步地，輕質(zhì)多孔陶瓷磚基底層的厚度為1.8~2.4cm，其體質(zhì)密度不高于1g/cm³，導(dǎo)熱系數(shù)不高于0.2瓦/（米?度）。

作為上述方案的進一步改進，所述絕緣密封導(dǎo)熱層與凹腔的底面之間還設(shè)有近紅外無機熱反射層，其厚度為0.2~0.3mm，從而可進一步加強整個陶瓷磚的保溫效果。

作為上述方案的進一步改進，所述發(fā)熱層為石墨烯涂層。具體地，采用石墨烯作為發(fā)熱層材料，具有發(fā)熱均勻、導(dǎo)熱快、零衰減、壽命長等特點。在進一步地，所述發(fā)熱層的厚度為0.2~0.4mm。

作為上述方案的進一步改進，所述絕緣保溫層為氣凝膠層。進一步地，所述氣凝膠選自二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠或氧化鋯氣凝膠中的其中一種。本發(fā)明采用導(dǎo)熱系數(shù)極低的氣凝膠作為絕熱保溫材料，可有效提高整個陶瓷磚的熱效率，有效防止熱量向下傳遞，同時選用的氣凝膠均為無機材料，其均具有優(yōu)異的抗老性能。本發(fā)明絕緣保溫層的厚度為0.6~0.8mm，其導(dǎo)熱系數(shù)不高于0.08瓦/（米?度）。

作為上述方案的進一步改進，所述絕緣密封導(dǎo)熱層為導(dǎo)熱有機硅膠層，其具有密封效果好和熱傳導(dǎo)快的特點，大大提升了陶瓷磚層表面溫度的加熱速度。本發(fā)明絕緣密封導(dǎo)熱層的厚度為0.3~0.5mm，其體積電阻率不低于1×10¹⁵歐姆?厘米。

一種如上所述的具有加熱功能的陶瓷磚的制備方法，其包括如下工藝步驟：

1）采用噴砂工藝在陶瓷磚基底層貼合面一側(cè)加工形成中間低邊緣高的凹腔，在凹腔底部噴涂絕緣保溫層；

2）待絕緣保溫層固化后通過絲網(wǎng)印刷的方式布施上發(fā)熱層，同時安裝金屬電極和溫度傳感器，隨后采用流延法在發(fā)熱層上布施絕緣密封導(dǎo)熱層；

3）在陶瓷磚基底層凸起邊緣布施粘合膠，將陶瓷磚層與陶瓷磚基底層貼合，待粘合膠固化后即得具有加熱功能的陶瓷磚成品。

實際生產(chǎn)中，為更好地填充具有加熱功能的復(fù)合層結(jié)合，本發(fā)明陶瓷磚基底層上的凹腔底部比凸起的邊緣部分低1.2~1.8mm。

作為上述方案的進一步改進，還包括在噴涂絕緣保溫層之前在凹腔底部噴涂上近紅外無機熱反射層。

作為上述方案的進一步改進，所述發(fā)熱層由呈現(xiàn)并聯(lián)和串聯(lián)相結(jié)合的混聯(lián)紋理排布的石墨烯涂層組成。

作為上述方案的進一步改進，所述溫度傳感器的感應(yīng)溫度范圍為-10~80℃。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明通過在陶瓷磚層與陶瓷磚基底層的貼合面一側(cè)設(shè)置用于填充發(fā)熱功能復(fù)合層的凹腔，進一步限定復(fù)合層的層結(jié)構(gòu)，包括增設(shè)近紅外無機熱反射層，使得發(fā)熱層散發(fā)的熱量能高效地傳遞至陶瓷磚層同時有效防止熱量向下傳遞，大大提高該陶瓷磚的發(fā)熱效率及保溫性能。

（2）本發(fā)明對發(fā)熱層、絕緣密封導(dǎo)熱層及絕緣保溫層的材料進行特殊限定，進一步提高整個陶瓷磚的加熱效率和保溫性能。

（3）本發(fā)明的制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低、操作性強，有利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的層結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明的石墨烯涂層的紋理排布示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行具體描述，以便于所屬技術(shù)領(lǐng)域的人員對本發(fā)明的理解。有必要在此特別指出的是，實施例只是用于對本發(fā)明做進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)熟練人員，根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容對本發(fā)明作出的非本質(zhì)性的改進和調(diào)整，應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護范圍。同時下述所提及的原料未詳細說明的，均為市售產(chǎn)品；未詳細提及的工藝步驟或制備方法為均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的工藝步驟或制備方法。

參照附圖1，一種具有加熱功能的陶瓷磚，其由陶瓷磚層4和帶有凹腔的陶瓷磚基底層1貼合而成，所述凹腔位于貼合面一側(cè)，凹腔中填充有自下而上依次層疊的絕緣保溫層21、發(fā)熱層22和絕緣密封導(dǎo)熱層23，所述發(fā)熱層22中設(shè)有金屬電極31和溫度傳感器32。

作為進一步實施方式，所述絕緣密封導(dǎo)熱層與凹腔的底面之間還設(shè)有近紅外無機熱反射層24。

作為進一步實施方式，所述陶瓷磚基底層1為輕質(zhì)多孔的陶瓷磚基底層，其體質(zhì)密度不高于1g/cm³，導(dǎo)熱系數(shù)不高于0.2瓦/（米?度），厚度為1.8~2.4cm；所述發(fā)熱層22為石墨烯涂層，其厚度為0.2~0.4mm；所述絕緣保溫層21為氣凝膠層，其導(dǎo)熱系數(shù)不高于0.08瓦/（米?度），厚度為0.6~0.8mm；所述絕緣密封導(dǎo)熱層23為導(dǎo)熱有機硅膠層，其體積電阻率不低于1×10¹⁵歐姆?厘米，厚度為0.3~0.5mm。

制備方法：

1）采用噴砂工藝在輕質(zhì)多孔的陶瓷磚基底層貼合面一側(cè)加工形成中間低邊緣高的凹腔，其中凹腔底部比凸起的邊緣部分低1.2~1.8mm，后在凹腔底部先噴涂厚度為0.2~0.3mm的近紅外無機熱反射層再噴涂厚度為0.6~0.8mm的絕緣保溫層或直接噴涂絕緣保溫層，其絕緣保溫層的材料選自二氧化硅氣凝膠、氧化鋁氣凝膠或氧化鋯氣凝膠中的其中一種；

2）待絕緣保溫層固化后通過絲網(wǎng)印刷的方式布施上厚度為0.2~0.4mm的并且呈現(xiàn)并聯(lián)和串聯(lián)相結(jié)合的混聯(lián)紋理排布的石墨烯發(fā)熱層（如附圖2所示），同時安裝金屬電極和溫度傳感器，具體金屬電極選用導(dǎo)電銅片接口，隨后采用流延法在發(fā)熱層上布施厚度為0.3~0.5mm的絕緣密封導(dǎo)熱層；

3）在陶瓷磚基底層凸起邊緣布施粘合膠，將陶瓷磚層與陶瓷磚基底層貼合，待粘合膠固化后即得具有加熱功能的陶瓷磚成品。

將本發(fā)明制備得到的陶瓷磚制成測試樣品進行相關(guān)性能檢測，檢測結(jié)果表明其不僅保持了陶瓷磚優(yōu)異的力學性能和后加工性能，同時其表面具有高效的發(fā)熱功能，且整個陶瓷磚具有良好的保溫性能。

上述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，凡與本發(fā)明類似的工藝及所作的等效變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范疇。