[发明专利]一种红外电热片发热体及制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及功能性红外电热片发热体材料的组成和制备技术，特别是一种具有整体导电辐射红外线的红外电热片发热体材料的组成和制备方法。

背景技术：

随着人类对化石能源的大量消耗，化石能源的储备日渐枯竭，环境污染日趋严重，迫切要求一种洁净的加热方式，且能高效率地利用能源。红外加热技术就是近年来加热技术领域里的新成果。红外光源能量转化率高，辐射的波长适宜物体吸收，功率大，安全防火，因此红外辐射加热技术，是一种理想的能源利用方式。

红外辐射加热在医疗、工农业生产和日常生活中具有广泛的用途。众所周知人是红外发射体，也是红外吸收体。人体的绝大部分是碳水化合物，水占了人体的大约70％，因而人体对红外线的吸收谱接近水，在红外波段和中红外波段都有连续吸收。一般而言，辐射波长越长，人体吸收越强，而进入人体的深度越浅。0.76-2.5μm的短红外线照射人体大约可以到达皮下1cm。短波红外可以直接穿透到真皮皮下组织和肌肉，加热血液，引起血管扩张，加快血液循环。长波红外能直接抵达真皮，可以大大促进血管末梢的微循环。红外辐射还刺激神经末梢、经络穴位等，并将信号传递到其他部位和神经中枢，激起全身的脉搏加快，血压降低、新陈代谢活跃和免疫力增强。这种作用还能够在红外辐射停止后，延续相当长时间。

用红外辐照物体，近表面区域的原子、分子就从电磁波中吸收能量，加剧运动；同时热能还会向内部传递，使整个物体温度升高。所以红外辐射的热效应强于其它波段，运用红外辐射加热技术，只需短短几个小时就可以把粮食烘干，不改色味。因此，红外辐射加热烘烤可以大大节约能源，提高产品质量和生产效率。现在不仅用于食品、药品、棉毛、化纤纱线、布匹、木材、竹器等脱水处理及冰箱、洗衣机等家电外壳的油漆烘干，还可向医药畜牧、养殖、化工、汽车和造纸、印刷、电子等众多行业推广。

目前的红外辐射源一般由发热体(热源)、红外涂层和基体及有关附件构成。发热体的作用是向红外涂层提供足够的热能，以保证辐射层正常发射红外线所必需的温度。通常采用的是电热式、气体燃烧热和蒸汽热。红外涂层的功能是在一定的温度下发射出所需的红外线。常用的涂层材料有二氧化钛、二氧化锰、二氧化硅和碳化硅等。基体是用来支撑热源和涂层的。红外辐射材料涂覆在基体的表面，形成涂层。热源发出的热能通过基体传递到红外辐射涂层，在涂层表面辐射出红外线。从其工作原理可知，热能要通过基体才能传递到红外涂层，这种方式很容易产生能量损失，并且通常是先将电能转化成热能，既由电变热，再由热到红外辐射，因此电能转换成红外辐射能效率较低。

发明内容：

本发明的目的是提供一种红外电热片发热体及其制备方法，以提高电能的红外辐射转换效率。该红外电热片集发热体、基体和红外涂层于一体，可把电能直接转化为红外辐射能，大大提高热效率；该红外电热片发热体还具有良好的材料加工性能和使用性能。

本发明的技术方案是：

本发明提供了一种红外电热片发热体，它由导电材料、热传导材料、聚合物粘接剂和增韧剂构成。

本发明制备的红外电热片发热体所用的导电材料可以是鳞片石墨(粒度为25～50μm)、导电炭黑(粒度为20～60nm)和碳纳米管(单壁、双壁、多壁碳纳米管，直径1.4nm～100nm)等材料的一种或几种。导电材料的重量含量可以在1％-30％，最佳范围是在5％-20％。

本发明制备的红外电热片发热体所用的热传导材料可以是碳化硅(粒度为4～25μm)、硼化物(粒度为5～30μm)和二氧化硅(粒度为5～30μm)中一种或多种。热传导材料的重量含量可以在92％-30％，最佳范围是在80％-50％。

本发明制备的红外电热片发热体所用的聚合物粘接剂可以是环氧树脂、聚氯乙烯、酚醛树脂和聚乙烯等聚合物中一种或几种复合构成。聚合物粘接剂的重量含量可以在5％-50％，最佳范围是在10％-30％。

本发明制备的红外电热片发热体所用的增韧剂为乙醇、甘油或聚乙烯醇等。增韧剂的重量含量可以在2％-10％，最佳范围是在2％-5％。

本发明中红外电热片发热体的制备：针对发热体前驱体，当采用热固性树脂时，用加热固化法；当采用热塑性树脂时，采用热压法。自然冷却至室温后取下，得到红外电热片发热体前驱体；随后对前驱体在氮气或惰性气体保护下，900-2200℃高温炭化3-12小时，获得红外电热片发热体。

本发明的优点：

1、采用本发明获得的红外电热片发热体集发热体、红外涂层及基体于一身，该红外电热片可使用6-380V交、直流电，直接产生红外辐射，能量转化效率高。