一種帶反射結(jié)構(gòu)的碳纖維編織輻射加熱帶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種帶反射結(jié)構(gòu)的碳纖維編織輻射加熱帶。
【背景技術(shù)】
[0002]電加熱是目前工業(yè)、民用甚至航空航天的普遍加熱方式，不同加熱設(shè)備內(nèi)配制的加熱元件是達(dá)到高效率加熱的關(guān)鍵部件。目前的電加熱元件根據(jù)受熱體的溫度要求不同可分為中低溫和高溫加熱兩個(gè)范疇，其中的加熱傳導(dǎo)方式也分為熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射三種。目前對(duì)于真空環(huán)境中的加熱設(shè)備來講，其主要的加熱方式為熱輻射加熱，該加熱方式能夠?qū)崿F(xiàn)熱量的直接快速交換，合理配制加熱體和受熱體的分子原子振動(dòng)結(jié)構(gòu)機(jī)理，即可達(dá)到大深度一致性加熱的目的，完全可以達(dá)到理想均勻的加熱效果。目前的輻射加熱體均為金屬材質(zhì)和陶瓷材質(zhì)，一部分采用碳材質(zhì)作為福射加熱的高效發(fā)熱介質(zhì)。而在碳材質(zhì)發(fā)熱介質(zhì)中，碳纖維是首選的高效發(fā)熱體的制備原料，碳纖維的含碳量在93%以上，接近絕對(duì)黑體，在真空環(huán)境和高低溫環(huán)境中的熱膨脹系數(shù)近乎為零，能夠?qū)崿F(xiàn)理想化的尺寸穩(wěn)定效果。此外，碳纖維也是一種柔性碳材料，具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、高溫環(huán)境雜質(zhì)釋放量少等優(yōu)異特性，用碳纖維作為輻射發(fā)熱體進(jìn)行電熱輻射設(shè)備的制造，特別適合工業(yè)加熱、民用取暖、低溫烘烤設(shè)備等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003]然而目前以碳纖維作為真空輻射加熱體的應(yīng)用效果反饋來看，該碳材質(zhì)的加熱體也存在一些問題。第一，碳纖維柔性加熱體在加工和裝配過程中會(huì)存在大量的纖維毛絲斷絲，嚴(yán)重影響的纖維電阻和輻射特性的均勻性；第二，碳纖維柔性發(fā)熱體的自定型效果不好，目前采用的定型膠均為各種合成樹脂的復(fù)合膠黏劑，一旦與碳纖維長絲纖維形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，在長期的高低溫變化過程中會(huì)出現(xiàn)具備微裂紋，影響電熱體的電阻均勻性及力學(xué)特性，長期應(yīng)用會(huì)造成整體電熱元件的損壞;第三，碳纖維屬于發(fā)射率較高的強(qiáng)輻射材料，該材料在各個(gè)方向和部位均近乎絕對(duì)黑體，達(dá)到對(duì)特定方位的高效輻射效果，需要外加反射配件，增加了裝配的難度，同時(shí)全方位的漫輻射也降低了輻射加熱能量的利用率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的為了解決現(xiàn)有技術(shù)中碳材質(zhì)加熱體存在的技術(shù)問題，提供一種帶反射結(jié)構(gòu)的碳纖維編織輻射加熱帶。
[0005]為了解決上技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]高反射率纖維在制備碳纖維編織輻射加熱帶中的應(yīng)用，所述高反射率纖維為金屬纖維或帶有反射涂層的復(fù)合纖維。
[0007]優(yōu)選的，所述金屬纖維為銅纖維、鋁纖維或不銹鋼纖維;帶有反射涂層的復(fù)合纖維為金屬涂層碳纖維或金屬涂層陶瓷纖維。
[0008]—種帶反射結(jié)構(gòu)的碳纖維編織輻射加熱帶，包括正面發(fā)射層和背面反射層，正面發(fā)射層中碳纖維與高反射率纖維的用量比例為5:1-10:1;背面反射層中碳纖維與高反射率纖維的用量比例為1:5-1:10。背面反射層需要通過調(diào)整碳纖維與反射纖維的用量比得以實(shí)現(xiàn)，背面反射層與正面發(fā)射層的厚度比根據(jù)整體帶狀織物厚度和加熱功率要求靈活調(diào)整。
[0009]優(yōu)選的，正面發(fā)射層和背面反射層的界面處全部用高反射率纖維制備。
[0010]優(yōu)選的，所述碳纖維為T300、T700或T800碳纖維中的任意一種。
[0011]上述帶反射結(jié)構(gòu)的碳纖維編織輻射加熱帶的制備方法，包括如下步驟:
[0012]I)分別確定碳纖維和高反射率纖維的用量;該用量是根據(jù)所需要的加熱功率和輻射加熱能量要求確定的。
[0013]2)對(duì)碳纖維和反射纖維進(jìn)行除雜處理后，在碳纖維和高反射率纖維的表面涂覆浸潤劑;在纖維表面涂覆一定的浸潤劑可以實(shí)現(xiàn)不同纖維混合時(shí)的有效界面結(jié)合。
[0014]3)將涂覆有浸潤劑的碳纖維和高反射率纖維采用混合編織的形式編織成帶狀織物;若帶狀織物局部需要承受的強(qiáng)度大于其他部位需要承受的強(qiáng)度，對(duì)其進(jìn)行局部編織強(qiáng)化；
[0015]4)編織后采用瞬時(shí)高溫法除去碳纖維和高反射率纖維表面的浸潤劑。
[0016]優(yōu)選的，步驟2)中，所述浸潤劑占纖維總重量的5-10%。該使用量的浸潤劑可以使不同種類的纖維間更好地浸潤、貼合。
[0017]優(yōu)選的，步驟2)中，所述浸潤劑為熱塑性復(fù)合膠黏劑，為熱塑性樹脂和熱固性樹脂的混合物。其重量比根據(jù)實(shí)際要求靈活調(diào)整比例。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選的，所述熱塑性樹脂為聚氨酯樹脂、聚苯硫醚樹脂、聚乙烯樹脂或聚丙烯樹脂中的一種或多種;所述熱固性樹脂為酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂或硅膠樹脂中的一種或多種。
[0019]優(yōu)選的，步驟4)中，采用瞬時(shí)通電的方式提供瞬時(shí)高溫，通電的電壓為100-220V，瞬時(shí)通電的時(shí)間為l-3s。
[0020]由于碳纖維作為真空輻射加熱體會(huì)存在如下問題。第一，碳纖維柔性加熱體在加工和裝配過程中會(huì)存在大量的纖維毛絲斷絲，嚴(yán)重影響的纖維電阻和輻射特性的均勻性；第二，碳纖維柔性發(fā)熱體的自定型效果不好，目前采用的定型膠均為各種合成樹脂的復(fù)合膠黏劑，一旦與碳纖維長絲纖維形成復(fù)合結(jié)構(gòu)，在長期的高低溫變化過程中會(huì)出現(xiàn)具備微裂紋，影響電熱體的電阻均勻性及力學(xué)特性，長期應(yīng)用會(huì)造成整體電熱元件的損壞;第三，碳纖維屬于發(fā)射率較高的強(qiáng)輻射材料，該材料在各個(gè)方向和部位均近乎絕對(duì)黑體，達(dá)到對(duì)特定方位的高效輻射效果，需要外加反射配件，增加了裝配的難度，同時(shí)全方位的漫輻射也降低了輻射加熱能量的利用率?？梢?，現(xiàn)有的碳纖維編織的加熱體較難實(shí)現(xiàn)以下性能的其中之一:加熱的均勻性、自定型能力以及輻射的高效利用，更難以實(shí)現(xiàn)兼顧以上三種性能。本實(shí)用新型中利用碳纖維和高反射率纖維的混編，由于高反射率纖維為金屬纖維，具有較好的彈性和剛性，實(shí)現(xiàn)了加熱帶的柔性和剛性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了加熱帶的柔性定型，防止了碳纖維的過度形變?cè)斐傻臄嘟z，也避免了在碳纖維上涂覆定型膠出現(xiàn)的微裂紋對(duì)加熱帶電阻均勻性和力學(xué)性能的影響。
[0021 ]同時(shí)，高反射率纖維具有較好的輻射反射能力，與碳纖維混編，提高了加熱帶對(duì)輻射能的定向反射能力，實(shí)現(xiàn)了輻射的有效利用，解決了傳統(tǒng)的碳纖維加熱體安裝需要外加反射配件的弊端。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0023]1、本實(shí)用新型的碳纖維輻射加熱帶采用高發(fā)射率碳纖維與高反射率纖維的混合編織，通過編織結(jié)構(gòu)局部的混雜編織強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)了整體輻射加熱帶的柔性與剛性兼?zhèn)涞哪繕?biāo)，在能夠任意彎折的基礎(chǔ)上，使纖維具備一定的韌性和彈性，能夠適應(yīng)不同溫度環(huán)境下