[发明专利]纳米碳素晶体材料及其制备电热板的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶体材料及其制造面状发热体的方法。

背景技术

碳纤维作为一种高性能材料，具有优良的导电、导热性等特性，加上其成本逐渐降低，因此在日常生活领域的开发利用也逐渐扩展。但在保温取暖方面，目前生产的碳纤维电热板大都存在如下问题：

1.由于碳纤维选用不当，质地松软，与纸浆混合团状块较多，造成压成后的复合产品表面升温散热不均匀，极易变形、有烧糊点。

2.由于碳纤维与导电带之间形成间隙，造成接触不良，通电后易产生电弧，使覆盖在碳纤维纸与电极搭接处的板材出现被击穿的报废现象。

3.碳纤维材料在盐雾或潮湿环境中工作，会产生大量的泄露电流，使用时会危及生命安全。

上述问题影响了碳纤维电热板在生活中的大规模的推广使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有碳纤维电热板表面升温散热不均匀、碳纤维与导电带接触不良、电绝缘性能差及工作寿命短的问题，而提供一种纳米碳素晶体材料及其制备电热板的方法。

本发明的纳米碳素晶体材料是由占总重70～80％的丙烯腈基碳纤维、占总重1～5％的纳米碳纤维和占总重15～29％的碳素晶体组成，所述的丙烯腈基碳纤维是由支数为10～15K、直径为1～5μm、长度分别为2～4mm和4.5～6mm的丙烯腈基碳纤维按0.5～2∶1的重量比的组成，所述的纳米碳纤维直径为50～200nm，所述碳素晶体目数为400～500目；其制备电热板的方法步骤如下：一、纳米碳素晶体发热纸的制备：a、按纳米碳素晶体材料与造纸用纸浆重量比为1∶9～19的配比，将纳米碳素晶体材料掺到造纸用纸浆中；然后加入到分散剂的水溶液中形成碳纤维混合浆粕，其中分散剂的用量为纳米碳素晶体材料重量的0.5～5％；b、将碳纤维混合浆粕加入装有水溶性粘合剂溶液的高速均质机中，以800～2000r/min的速度打浆1～2h，使浆粕的叩解度在35°～55°SR之间；c、将步骤b处理后的碳纤维混合浆粕用具有50目抄纸网的造纸机，控制抄纸车速在10～15m/min，上毛布挤压再上热烘筒干燥成型，二、玻璃纤维布浸胶片的制备：将混合涂料敷刷于25×16以上经纬的玻璃丝纤维布面之上，混合涂料为按1～5∶4～8∶1的重量比的酚醛树脂、环氧树脂与丙酮混合物，得到厚度为0.1～0.3mm玻璃纤维布浸胶片；三、纳米碳素晶体电热板的制备：d、在铁托板上先铺设6层50克厚的牛皮纸，再铺上厚度为1～3mm的平整铁板，然后在铁板上涂抹脱模剂；e、在铁板上铺一层0.01～0.05mm厚的耐高压聚乙烯膜，再在耐高压聚乙烯膜上铺装饰纸；f、在装饰纸上铺设3～5层纤维布浸胶片，再铺设纳米碳素晶体纸，然后在两边分别放置一块用锡箔纸包裹的铜皮作导电电极，所述的铜皮的宽为10～15mm、铜皮的厚为0.6mm；然后用滚花机在两边压出网纹；g、在纳米碳素晶体纸上再铺设3～5层纤维布浸胶片；h、在纤维布浸胶片上铺设一层0.01～0.05mm厚的耐高压聚乙烯膜，涂抹脱模剂，然后在耐高压聚乙烯膜上铺盖1～3mm厚平整铁板，再在铁板上铺6层50克厚牛皮纸；i、将扁型铜网编织导线与f步中的铜电极焊接牢固，作为正负导电电极平行从玻璃纤维布浸胶片背面引出；j、放置在热压机上，预热达80℃，开启热压机，加压到200吨，并将温度升至100℃时，恒温保压8～9分钟；然后升温到120℃，恒温恒压8～9分钟；再升温至140℃，保压恒温8～9分钟；然后保压降温至55℃，再减压，降温至室温后开模，得到纳米碳素晶体电热板。

所述的分散剂是海藻酸钠、甲基纤维素、聚丙烯酰胺中的一种或几种的组合；所述的造纸用纸浆为木浆纤维素浆粕；所述的水溶性粘合剂为聚苯胺、聚乙烯醇、水溶性酚醛树脂中的一种或几种的组合；所述的脱模剂为聚氨酯脱模剂。

本发明中碳素晶体做晶格震动发热，以不同长径比的丙烯腈基碳纤维原料形成连接晶格的搭接线，加入纳米碳纤维，一方面减少静电消散和火花的产生，同时保证了相互接触或只分开几个原子直径距离的晶格点阵的搭接传热，所构成的纳米碳素晶体材料是点、线、面三维纵横交错网络，载流子沿着这些网络朝电势低的方向移动，微观上局部无序，宏观上整体有序，能形成均匀的面状发热面。因此，纳米碳素晶体材料电热板表面升温散热均匀。