專利名稱：中高溫碳晶電熱材料、中高溫碳晶電熱板以及相關(guān)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電熱材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及碳晶電熱材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及中高 溫碳晶電熱材料、中高溫碳晶電熱板以及相關(guān)制備方法
背景技術(shù)：
碳纖維具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱、抗氧化(300°C下可長期使用)，質(zhì)輕，直徑細(xì)(< 7 μ m)，電 阻溫度系數(shù)小，電性能穩(wěn)定，遠(yuǎn)紅外輻射，屏蔽或阻尼電磁波干擾等特點(diǎn)。其粉碎的碳纖維 可均勻分散在各種基體無機(jī)材料中，易于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，已在導(dǎo)電發(fā)熱材料中得到廣泛應(yīng)用。以碳纖維材料生產(chǎn)的面狀發(fā)熱體，具有大面積均勻發(fā)熱和散熱、電熱轉(zhuǎn)換效率高、 遠(yuǎn)紅外輻射及顯著節(jié)能等特點(diǎn)，在專利申請CN94247476和CN01211087中均提到碳纖維取 暖器的技術(shù)。然而碳纖維材料雖在民用采暖領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用已有十余年，始終未能大面積 推廣。ZL200610026524. 3碳晶電熱材料及制備方法的發(fā)明專利是以短碳纖維為原料，紙作 為均勻載體，并將其密封在環(huán)氧樹脂內(nèi)。由于其良好的密封性能，配合碳纖維的良好導(dǎo)電、 導(dǎo)熱及高電熱轉(zhuǎn)換率，在大面積平面電熱材料取得領(lǐng)先地位。但他也有致命缺點(diǎn)，就是環(huán)氧 樹脂不耐高溫，所以它只能是在100°C以內(nèi)，屬于低溫電熱材料。在采暖市場只能用于大面 積的地暖。而不能用于較小面積的散熱器等產(chǎn)品。失去了最為主流的市場；同時，由于其對 施工環(huán)境和條件的要求十分苛刻，也使安裝時很難確保其施工質(zhì)量；另外，碳纖維材料溫度 的不確定性使其在進(jìn)入隱蔽工程后對使用帶來很大的風(fēng)險。因此基于碳纖維材料的優(yōu)點(diǎn)，目前需要迫切解決的問題就是研制一種新型的碳纖 維材料的換代產(chǎn)品，不僅繼承碳纖維材料的所有優(yōu)點(diǎn)，同時也能克服碳纖維材料的致命缺 陷，能夠使碳纖維電熱材料的表面溫度能達(dá)到100°c以上，并達(dá)到較高的250 300°C。達(dá)到 這個溫度，利用碳晶平面電熱材料的優(yōu)越性能，可以生產(chǎn)碳晶散熱器、碳晶即熱型熱水器、 碳晶烹調(diào)鍋、碳晶電熨斗、碳晶電飯褒等系列碳晶電熱產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，即以環(huán)氧樹脂作為基材不耐高溫 的致命缺陷，本發(fā)明以耐高溫的云母板作為基材，使用更均勻的絲網(wǎng)印刷方法，提供中高溫 碳晶電熱材料、中高溫碳晶電熱板以及相關(guān)制備方法，該中高溫碳晶電熱材料可耐高溫，表 面溫度能達(dá)到100°c以上，并達(dá)到較高的250 300°C，由其制備的中高溫碳晶電熱板可用 于中高溫碳晶電熱產(chǎn)品，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種中高溫碳晶電熱材料，其特 點(diǎn)是，由碳纖維為原料進(jìn)行粉碎改性后制得，其制備包括如下步驟A)用30000高斯以上的強(qiáng)磁場對所述碳纖維進(jìn)行電極極性的強(qiáng)化；B)將所述碳纖維研磨成均勻顆粒在1000 3000目的碳晶粉。
其中，對碳纖維原料進(jìn)行球磨加工改性后得到的碳素微晶體電熱材料，也就是中 高溫碳晶電熱材料，即上述的碳晶粉，在本發(fā)明中也稱為碳晶，為碳纖維的下一代產(chǎn)品較佳地，所述步驟B)具體為用大功率電子球磨機(jī)對所述碳纖維進(jìn)行深度加工， 球磨時間在2 3小時，直至產(chǎn)生所述的均勻顆粒在1000 3000目的碳晶粉。較佳地，所述碳纖維的模量指標(biāo)為丙烯氰基、電阻IOK模、纖維長度2 4mm，不 含膠。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種中高溫碳晶電熱板，包括第一電極、第二電極、 印刷絕緣基材和絕緣蓋板，所述絕緣蓋板蓋設(shè)在所述印刷絕緣基材上，所述第一電極和所 述第二電極位于所述印刷絕緣基材和所述絕緣蓋板之間并印刷在所述絕緣基材的兩端，其 特點(diǎn)是，所述中高溫碳晶電熱板還包括至少一條中高溫碳晶發(fā)熱條，所述中高溫碳晶發(fā)熱 條位于所述印刷絕緣基材和所述絕緣蓋板之間并間隔印刷在所述絕緣基材上，所述中高溫 碳晶發(fā)熱條的兩端分別連接所述第一電極和所述第二電極，所述中高溫碳晶發(fā)熱條由中高 溫碳晶電熱混合料和用量為所述中高溫碳晶電熱混合料的10% 20% (重量)的松香水 攪拌均勻后印刷在所述印刷絕緣基材上而成，其中所述中高溫碳晶電熱混合料由20% 40% (重量)的上述的中高溫碳晶電熱材料和60% 80% (重量)的1000 3000目的 二氧化硅混合而成。較佳地，所述中高溫碳晶發(fā)熱條的數(shù)目為2或以上，所述中高溫碳晶發(fā)熱條間隔 平行排列。較佳地，所述第一電極和所述第二電極均采用在70% (重量)的800目純銀粉和 30% (重量)的所述中高溫碳晶電熱混合料中加適量松香水?dāng)嚢瓒?。較佳地，所述印刷絕緣基材是厚度為3 8毫米的印刷基材云母板，所述絕緣蓋板 是絕緣云母蓋板。在本發(fā)明的第三方面，提供了一種上述的中高溫碳晶電熱板的制備方法，其特點(diǎn) 是，包括步驟1)將所述第一電極和所述第二電極印刷在所述絕緣基材的兩端并固化；2)將20% 40% (重量)的上述的中高溫碳晶電熱材料和60% 80% (重量) 的1000 3000目的二氧化硅混合而成所述中高溫碳晶電熱混合料；3)將中高溫碳晶電熱混合料和用量為所述中高溫碳晶電熱混合料的10% 20% (重量)的松香水?dāng)嚢杈鶆蚝笤谒鲇∷⒔^緣基材上印刷成條狀形成所述中高溫碳晶發(fā)熱 條，所述中高溫碳晶發(fā)熱條的兩端分別連接所述第一電極和所述第二電極，然后固化所述 中高溫碳晶發(fā)熱條；4)將所述絕緣蓋板覆蓋在所述印刷絕緣基材上，所述第一電極、所述第二電極和 所述中高溫碳晶發(fā)熱條位于所述絕緣蓋板和所述印刷絕緣基材之間。較佳地，所述中高溫碳晶發(fā)熱條的數(shù)目為2或以上，所述中高溫碳晶發(fā)熱條間隔 平行排列。較佳地，所述第一電極和所述第二電極均采用在70% (重量)的800目純銀粉和 30% (重量)的所述中高溫碳晶電熱混合料中加適量松香水?dāng)嚢瓒伞］^佳地，所述印刷絕緣基材是厚度為3 8毫米的印刷基材云母板，所述絕緣蓋板 是絕緣云母蓋板。
較佳地，在所述步驟1)和3)中，所述固化是在600 700°C的高溫爐中固化，固化 時間為10 15分鐘較佳地，所述制備方法還包括步驟5)所述第一電極和所述第二電極分別用電線 引出，并在引出處用塑料件進(jìn)行密封。本發(fā)明的有益效果在于(1)本發(fā)明的中高溫碳晶電熱材料由碳纖維為原料進(jìn)行粉碎改性后制得，其制備 包括如下步驟A)用30000高斯以上的強(qiáng)磁場對所述碳纖維進(jìn)行電極極性的強(qiáng)化；B)將所 述碳纖維研磨成均勻顆粒在1000 3000目的碳晶粉，該中高溫碳晶電熱材料可耐高溫，表 面溫度能達(dá)到100°C以上，并達(dá)到較高的250 300°C，由其制備的中高溫碳晶電熱板可用 于中高溫碳晶電熱產(chǎn)品，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。(2)本發(fā)明的中高溫碳晶電熱板是一種電為能源的平面均勻發(fā)熱體，其發(fā)熱面 積、溫度、局部溫度任意可調(diào)，電源電壓自1. 5V 380V無級可調(diào)，交直流可調(diào)，表面溫度自 15°C 300°C任意可調(diào)，加熱時間自10 120秒，加熱時的遠(yuǎn)紅外線當(dāng)量自30% 70%可 設(shè)計，紅外輻射距離自30cm 122cm可設(shè)計，使用壽命彡100，000小時，擊穿電壓彡3750V, 70%潮濕環(huán)境中表面絕緣電阻> 50ΜΩ，具有便于開發(fā)衍生產(chǎn)品的特點(diǎn)，適于大規(guī)模推廣應(yīng) 用。


圖1是本發(fā)明的中高溫碳晶電熱板的一具體實(shí)施例的分解示意圖。其中10是中 高溫碳晶電熱板，1是第一電極，2是第二電極，3是印刷絕緣基材，4是絕緣蓋板，5是中高溫 碳晶發(fā)熱條。圖2是圖1所示的具體實(shí)施例上用于檢測的測試點(diǎn)標(biāo)示示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。碳晶粉的制備實(shí)施例1選用的碳纖維原料的模量指標(biāo)為丙烯氰基、電阻IOK模、纖維長度2 3mm，不含膠。碳晶粉的制備依次包括如下步驟a)用30000高斯以上的強(qiáng)磁場進(jìn)行電極極性的強(qiáng)化；b)用大功率電子球磨機(jī)進(jìn)行深度加工，球磨時間在2 3小時，直至產(chǎn)生均勻顆粒 在1000 3000目的碳晶粉，形成碳素晶體原料，該碳素晶體原料的表面溫度能達(dá)到100°C 以上，并達(dá)到較高的250 300°C。碳晶粉的制備實(shí)施例2選用的碳纖維原料的模量指標(biāo)為丙烯氰基、電阻IOK模、纖維長度3 4mm，不含 膠。按照實(shí)施例1的方法制備碳晶粉，形成碳素晶體原料，該碳素晶體原料的表面溫度能達(dá) 到IOO0C以上，并達(dá)到較高的250 3000C。碳晶板(即中高溫碳晶電熱板)制備實(shí)施例1a)原材料的準(zhǔn)備
①將上述碳晶粉的制備實(shí)施例1獲得的1000 3000目的碳晶粉以重量百分比為 20%的比例，1000 3000目的二氧化硅(SiO2)以重量百分比為80 %的比例，混合成中高 溫碳晶電熱混合料；②松香水，用量為上述中高溫碳晶電熱混合料總量的10%。③將中高溫碳晶電熱混合料和松香水在攪拌機(jī)中攪拌均勻，粘稠度以適宜絲網(wǎng)印 刷為宜。④印刷絕緣基材，為耐高溫的云母石板，厚度為3 8毫米，長寬按所需尺寸。⑤電極用材料，70%的800目純銀粉，30%的上述中高溫碳晶電熱混合料；再加松 香水適量，攪拌成適宜絲網(wǎng)印刷的粘稠度。作為制版印刷的原料備用；b)具體制備過程①制作印刷電極菲林片，根據(jù)碳晶板的尺寸，兩端為第一電極和第二電極，電極寬 度為5 8毫米。用配好的電極用材料，在絲網(wǎng)印刷機(jī)上，把電極料印刷在云母板兩端形成 第一電極和第二電極；②在600 700°C的高溫爐中固化，固化時間在10 15分鐘；③制作印刷碳晶混合材料菲林片，根據(jù)需要，將由步驟a)的③獲得的碳晶混合材 料印刷成間隔2 3厘米空白的條狀，形成中高溫碳晶發(fā)熱條，其兩端分別連接第一電極和 第二電極；④在600 700°C的高溫爐中固化，固化時間在10 15分鐘；⑤可以對固化好的碳晶板進(jìn)行電阻值檢測，并計算出碳晶板的功率；⑥如果功率有偏差，可以用調(diào)整印刷的厚薄、電極的距離、碳晶混合料的比率對碳 晶板功率進(jìn)行調(diào)整。⑦功率調(diào)整準(zhǔn)確好后，在用同樣大小的絕緣云母蓋板覆蓋印刷面，四邊可用金屬 條進(jìn)行包邊加固和美化；⑧將第一電極和第二電極分別用電線引出，并在引出處用塑料件進(jìn)行密封。即完 成中高溫碳晶電熱板的制作，獲得碳晶板A ；⑨按30%的抽樣率進(jìn)行指標(biāo)檢測，進(jìn)行功率、3750伏電極擊穿、絕緣電阻等指標(biāo) 檢測。全部通過視為合格產(chǎn)品。碳晶板(即中高溫碳晶電熱板)制備實(shí)施例2將上述碳晶粉的制備實(shí)施例1獲得的碳晶粉以重量百分比為30%的比例，加入二 氧化硅重量百分比為70%，松香水，用量為上述中高溫碳晶電熱混合料總量的15%。然后 按照碳晶板(即中高溫碳晶電熱板)制備實(shí)施例1中的步驟制備碳晶板B。碳晶板(即中高溫碳晶電熱板)制備實(shí)施例3將上述碳晶粉的制備實(shí)施例2獲得的碳晶粉以重量百分比為40%的比例，加入二 氧化硅重量百分比為60%，松香水，用量為上述中高溫碳晶電熱混合料總量的20%。然后 按照碳晶板(即中高溫碳晶電熱板)制備實(shí)施例1中的步驟制備碳晶板C。對通過上述方法制得的碳晶板A、B和C，分別進(jìn)行升溫時間測試，表面溫度均勻性 測試和表面絕緣測試，所得結(jié)果如下
7
測試?yán)?碳晶板升溫時間測試檢測條件室溫15°C，空氣無對流，被測材料水平放置在云母板上。檢測器材計時器、干球溫度計、接觸式溫度計、紅外線測溫儀、交流穩(wěn)壓器檢測要求檢測三片碳晶板A、B和C的同一性質(zhì)，達(dá)到對產(chǎn)品升溫特性的分析被測產(chǎn)品由上述實(shí)施例制備的長590mm，寬380mm，厚0. 8mm,額定功率為750w的 碳晶板A、B和C測試記錄見圖2，其中al a4、bl b4、cl c4、dl d4為測試點(diǎn)測試結(jié)果見下表(表中數(shù)據(jù)的單位均為。C )碳晶板A:COCMOO-I-HO寸CMOCOCDOiOiOi-OCO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H寸CO-I-H-I-HCMOCOLOCOCMLOOC-I-H-I-H-I-H-OLOOi-I-H-I-H-I-HCMCMCMOOiOCOiCM-I-HOiCM寸OOO-OLOOC-I-H-I-H-I-HCMCMCMCOCMOO-I-HO-I-H寸CM-I-H寸OOO-OOC-I-H-I-H-I-HCMCMCMCOCMOO-I-HOi寸寸CMOCOCDOiOiOCOCO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H寸CO-I-H-I-HCMOCOLOCOCMLOOC-I-H-I-H-I-HOLOOi-I-H-I-H-I-HCMCMCMCOCMOO-I-HOCM寸CMCMLOOC-I-H-I-H-I-HOLOOi-I-H-I-H-I-HCMCMCM-I-HOOCOCOiO-I-HCMOOCOLOOCOCOiOCO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOOiOCOC寸-I-HOiOCMLOOCOCOC-QCOCD-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCO-I-H-I-HCMOCOLOCO-I-H寸OOO-Q寸OC-I-H-I-H-I-HCMCMCMLOCOCO寸OCMLOCDCMLOOCOCOC-QCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HLOLOCD-I-HOiOCCMLOOCOCOCCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HLOLOCDOC寸OiOCCMLOOCOCOCcdCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOOiOCOiCO-I-HOi-I-HCOCDOiOiOicd寸-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOCLOLOCDCDCMOiOCOCDOiOiOicdCO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOOiOCCD-I-H-I-HOiOCMLOOCOCOCcdCOCD-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H0000000000000000 S S S S SOOOOOOOOCMLOOC-I-HCMCOCDOi-I-H-I-H-I-H
9
B
板
晶 碳
-I-HOOCOCOiOCCMOOCOLOOCOCOC-OCO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOOiOCCDCO-I-HOiCM寸OOO-OLOOC-I-H-I-H-I-HCMCMCMCD寸寸LOCDCM00CD-I-H寸OOO-O寸OC-I-H-I-H-I-HCMCMCMOCLOLOCDLO-I-HOiOCOCDOiOiOi-OCO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOCCDCDLO寸OOCOiCMLOOCOCOCOCOCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOiOCCDCDLOCOOOC-I-H寸OOOOLOOC-I-H-I-H-I-HCMCMCMOiOCCDCDCDCMOOC-I-H寸OOOOLOOC-I-H-I-H-I-HCMCMCMCD寸寸LOCD-I-HOCCDCMLOOCOCOCOCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCD寸寸LOCD寸OCCDCMLOOCOCOC-QCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCM-I-HOiOiOOCCOCO-I-H-I-HCDOiOOi-Q寸OC-I-H-I-H-I-H-I-HCM-I-H寸CMCMCOOiCMCD寸LOCMLOOCOC-QCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HLOCOCO寸LO-I-HLOCDCMLOOCOCOCCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H寸CMCMCOLO寸CD寸LOCMLOOCOCOCcdCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOiOCCDCDOCCOOOCOCOCDOiOiOicd寸-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCDLOCOCO寸寸CMLOOCOCDOiOiOicdCO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCD寸寸LOCO-I-HOCCDCMLOOCOCOCcdCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H0000000000000000 S S S S SOOOOOOOOCMLOOC-I-HCMCOCDOi-I-H-I-H-I-H
碳晶板C:OOiOCOi-I-HOiOCMLOOCOCOC-OCOCD-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCM-I-HOiOiOOCCOCO-I-HCMLOO-I-HO-OLOOi-I-H-I-H-I-HCMCMCMOiOCCDCDOCCMOOC-I-H寸OOO-OLOOC-I-H-I-H-I-HCMCMCM-I-HOOCOCOiOC-I-HCMO-I-H寸CDOiOiOi-O寸OC-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOOiOCCD寸-I-HOiOCMLOOCOCOCOCOCD-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCM-I-HOiOiOOCCOCO-I-HCMLOO-I-HOOLOOi-I-H-I-H-I-HCMCMCMOOiOCCM-I-HOiCM寸OOOOLOOC-I-H-I-H-I-HCMCMCMCD寸寸LOCD-I-H00CDCMLOOCOCOCOCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HLOLOCDOC寸OiOCCMLOOCOCOC-QCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HCM-I-HOiOiOOCCOCO-I-H-I-HCDOiOOi-Q寸OC-I-H-I-H-I-H-I-HCM-I-HCO-I-H-I-HCMOCMLOCO寸CMLOOCOCOC-QCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H寸CMCMCO寸-I-HCD寸LOCMLOOCOCOCCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H寸CMCMCO-I-H寸CD寸LOCMLOOCOCOCcdCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HOiOCCDCDOCCOOOCOCOCDOiOiOicd寸-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HLO寸CMCMCOCOCMCD寸OCOCDOiOiOicdCO-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H-I-HLOLOCD寸-I-HOiOCCMLOOCOCOCcdCMCDOi-I-H-I-H-I-H-I-H-I-H0000000000000000 S S S S SOOOOOOOOCMLOOC-I-HCMCOCDOi-I-H-I-H-I-H
測試結(jié)論碳晶板A、B和C的升溫在120秒左右即達(dá)到飽和，同一碳晶板板面溫度均勻性好， 正負(fù)溫差在25以內(nèi)。測試?yán)?碳晶板表面溫度均勻性測試檢測條件室溫16°C，空氣無對流，被測材料水平放置在云母板上。檢測器材計時器干球溫度計接觸式溫度計紅外線測溫儀交流穩(wěn)壓器檢測要求檢測三片碳晶板A、B和C的同一性質(zhì)，達(dá)到對產(chǎn)品升溫特性的分析被測產(chǎn)品由上述實(shí)施例制備的長590mm，寬380mm，厚0. 8mm,額定功率為750w的 碳晶板A、B和C。測試記錄見圖2，其中al a4、bl b4、cl c4、dl d4為測試點(diǎn)測試結(jié)果見下表(表中數(shù)據(jù)的單位均為。C )碳晶板A:
ala2a3a4blb2b3b4clc2c3c4dld2d3d4Ih1861952001831861802001891882092101882002102101892h1881951991851851842021881872102101902012092101904h1861972011841881822011891892092081881982092091918h18919820118718818720418918921021019120020921019312h18519620018318718120018818820820718719720820819024h18919620018618618520318918821021019120221021019136h18619319718318318220018618520821018819920721018872h186196199184187180200188190210210189200209210190碳晶板B:
ala2a3a4blb2b3b4clc2c3c4dld2d3d4Ih1831941981811851791981861862062051851952062061882h1861961991841871802001881902102101892002092101904h1851921961821821811991851842072091871982062091878h18619319718318318220018618520821018819920721018812h18419319818118417819818718620720818619820820818724h18419319618218318219918418420620618619520420718836h18519419718318418320018518520720718719620520818972h188195199185185184202188187210210190201209210190
碳晶板C:
ala2a3a4blb2b3b4clc2c3c4dld2d3d4Ih1841931981811841781981871862072081861982082081872h1841931961821831821991841842062061861952042071884h1861972011841881822011891892092081881982092091918h18919820118718818720418918921021019120020921019312h18519419718318418320018518520720718719620520818924h18919620018618618520318918821021019120221021019136h18819820118618918220219019221021019120221021019272h191198202188188187205191190210210193204210210193測試結(jié)論通電實(shí)驗(yàn)表明在溫度達(dá)到飽和以后，其變化幅度不隨時間增長而變化，達(dá)到設(shè)計 自限溫要求。測試?yán)?碳晶板表面絕緣測試檢測器材兆歐表電子絕緣測試儀檢測要求要求測試一片碳晶板A在干態(tài)情況下絕緣電阻被測產(chǎn)品由上述實(shí)施例制備的長590mm，寬380mm，厚0. 8mm,額定功率為750w的
碳晶板A。測試方法1)測量前必須將被測設(shè)備電源切斷，并對地短路放電，絕不允許設(shè)備帶電進(jìn)行測 量，以保證人身和設(shè)備的安全；2)對可能感應(yīng)出高壓電的設(shè)備，必須消除這種可能性后，才能進(jìn)行測量；3)被測物表面要清潔，減少接觸電阻，確保測量結(jié)果的正確性；4)測量前要檢查兆歐表是否處于正常工作狀態(tài)，主要檢查其“0”和“①，，兩點(diǎn)，即 搖動手柄，使電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，兆歐表在短路時應(yīng)指在“0”位置，開路時應(yīng)指在“①，，位 置；5)兆歐表使用時應(yīng)放在平穩(wěn)、牢固的地方，且遠(yuǎn)離大的外電流導(dǎo)體和外磁場；
6)用兆歐表搖測碳晶板的絕緣電阻時，將“L”線端鈕接被測碳晶板電極，‘ ”線端 鈕接地。“G”屏蔽端接碳晶板的絕緣部分。測試數(shù)據(jù)(表中數(shù)據(jù)單位ΜΩ)干態(tài)碳晶板A正面1500 450 75背面1500 470 70測試結(jié)論碳晶板A在干態(tài)下有良好的電氣絕緣特性。碳素在一定的條件下是一種優(yōu)異的半導(dǎo)體材料，從理論上說無論其被切割成多小 的顆粒，每一單體均應(yīng)有正負(fù)電極，但實(shí)際上多數(shù)的碳素顆粒并不具備這些特點(diǎn)。當(dāng)我們用 上述特殊的工藝方法得到基本純凈的大目數(shù)碳素顆粒(碳晶)時，即可利用其分子團(tuán)之間 的摩擦發(fā)熱達(dá)到高能效的電熱轉(zhuǎn)換的結(jié)果，利用二氧化硅等無機(jī)材料及印刷的均勻性，可 以將碳晶顆粒均勻的分布在耐高溫的云母板的表面，極性均勻分布但絕無規(guī)律，此時在平 面的兩端引入電壓，碳晶顆粒即以分子團(tuán)的形式進(jìn)行布朗運(yùn)動，并隨著交變電流的頻率改 變震動的方向，形成高效能的熱量散發(fā)。由于碳晶的半導(dǎo)體特性，在直流工作的狀態(tài)下，由 于隨機(jī)路徑導(dǎo)入的弱電電流補(bǔ)償作用，使摩擦越劇烈的分子團(tuán)其電阻越大，而摩擦較小的 得到更大的電流補(bǔ)償，因此大平面上的溫度也可以非常均衡。由于碳素作為基本化學(xué)元素具有極好的穩(wěn)定性，而碳晶電熱材料的目數(shù)也十分微 小，所以無論布朗運(yùn)動如何劇烈，碳晶本身在長時間的摩擦下只可能變成更加微小的晶體， 理論上的極限就是還原成碳素分子團(tuán)(這種可能性幾乎不存在)，所以從理論上來說，只有 碳晶板材的輔助材料等壽命決定了碳晶板本身的壽命，我們的實(shí)驗(yàn)表明，在iioo°c以上時， 碳晶電熱材料的理化指標(biāo)開始有較大的改變。所以，在電-熱(包括遠(yuǎn)紅外線)轉(zhuǎn)換效率上 和溫度的持續(xù)穩(wěn)定、以及產(chǎn)品的壽命上碳晶發(fā)熱板確有其獨(dú)到的優(yōu)勢，是一種適應(yīng)面廣泛、 耐候性良好的多用途發(fā)熱材料。根據(jù)本發(fā)明的上述方法制備的碳晶板是一種電為能源的平面均勻發(fā)熱體，其發(fā)熱 面積、溫度、局部溫度任意可調(diào)，電源電壓自1.5V 380V無級可調(diào)，交直流可調(diào)，表面溫 度自15°C 300°C任意可調(diào)，加熱時間自10 120秒，加熱時的遠(yuǎn)紅外線當(dāng)量自30% 70%可設(shè)計，紅外輻射距離自30cm 122cm可設(shè)計，使用壽命彡100，000小時。擊穿電壓 彡3750V，70%潮濕環(huán)境中表面絕緣電阻彡50ΜΩ，具有便于開發(fā)衍生產(chǎn)品的特點(diǎn)。綜上，本發(fā)明的中高溫碳晶電熱材料可耐高溫，表面溫度能達(dá)到100°C以上，并達(dá) 到較高的250 300°C，由其制備的中高溫碳晶電熱板可用于中高溫碳晶電熱產(chǎn)品，適于大 規(guī)模推廣應(yīng)用。在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出 各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的 而非限制性的。
權(quán)利要求
一種中高溫碳晶電熱材料，其特征在于，由碳纖維為原料進(jìn)行粉碎改性后制得，其制備包括如下步驟A)用30000高斯以上的強(qiáng)磁場對所述碳纖維進(jìn)行電極極性的強(qiáng)化；B)將所述碳纖維研磨成均勻顆粒在1000～3000目的碳晶粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高溫碳晶電熱材料，其特征在于，所述步驟B)具體為用 大功率電子球磨機(jī)對所述碳纖維進(jìn)行深度加工，球磨時間在2 3小時，直至產(chǎn)生所述的均 勻顆粒在1000 3000目的碳晶粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高溫碳晶電熱材料，其特征在于，所述碳纖維的模量指標(biāo) 為丙烯氰基、電阻IOK模、纖維長度2 4mm，不含膠。
4.一種中高溫碳晶電熱板，包括第一電極、第二電極、印刷絕緣基材和絕緣蓋板，所述 絕緣蓋板蓋設(shè)在所述印刷絕緣基材上，所述第一電極和所述第二電極位于所述印刷絕緣基 材和所述絕緣蓋板之間并印刷在所述絕緣基材的兩端，其特征在于，所述中高溫碳晶電熱 板還包括至少一條中高溫碳晶發(fā)熱條，所述中高溫碳晶發(fā)熱條位于所述印刷絕緣基材和所 述絕緣蓋板之間并間隔印刷在所述絕緣基材上，所述中高溫碳晶發(fā)熱條的兩端分別連接所 述第一電極和所述第二電極，所述中高溫碳晶發(fā)熱條由中高溫碳晶電熱混合料和用量為所 述中高溫碳晶電熱混合料的10% 20% (重量)的松香水?dāng)嚢杈鶆蚝笥∷⒃谒鲇∷⒔^ 緣基材上而成，其中所述中高溫碳晶電熱混合料由20% 40% (重量)的根據(jù)權(quán)利要求1 所述的中高溫碳晶電熱材料和60% 80% (重量)的1000 3000目的二氧化硅混合而 成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中高溫碳晶電熱板，其特征在于，所述中高溫碳晶發(fā)熱條的 數(shù)目為2或以上，所述中高溫碳晶發(fā)熱條間隔平行排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中高溫碳晶電熱板，其特征在于，所述第一電極和所述第二 電極均采用在70% (重量)的800目純銀粉和30% (重量)的所述中高溫碳晶電熱混合 料中加適量松香水?dāng)嚢瓒伞?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的中高溫碳晶電熱板，其特征在于，所述印刷絕緣基材是厚度 為3 8毫米的印刷基材云母板，所述絕緣蓋板是絕緣云母蓋板。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求4所述的中高溫碳晶電熱板的制備方法，其特征在于，包括步驟1)將所述第一電極和所述第二電極印刷在所述絕緣基材的兩端并固化；2)將20% 40%(重量)的根據(jù)權(quán)利要求1所述的中高溫碳晶電熱材料和60% 80% (重量)的1000 3000目的二氧化硅混合而成所述中高溫碳晶電熱混合料；3)將中高溫碳晶電熱混合料和用量為所述中高溫碳晶電熱混合料的10% 20%(重 量)的松香水?dāng)嚢杈鶆蚝笤谒鲇∷⒔^緣基材上印刷成條狀形成所述中高溫碳晶發(fā)熱條， 所述中高溫碳晶發(fā)熱條的兩端分別連接所述第一電極和所述第二電極，然后固化所述中高 溫碳晶發(fā)熱條；4)將所述絕緣蓋板覆蓋在所述印刷絕緣基材上，所述第一電極、所述第二電極和所述 中高溫碳晶發(fā)熱條位于所述絕緣蓋板和所述印刷絕緣基材之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述中高溫碳晶發(fā)熱條的數(shù)目為2或 以上，所述中高溫碳晶發(fā)熱條間隔平行排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述第一電極和所述第二電極均采用在70% (重量)的800目純銀粉和30% (重量)的所述中高溫碳晶電熱混合料中加適 量松香水?dāng)嚢瓒伞?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述印刷絕緣基材是厚度為3 8 毫米的印刷基材云母板，所述絕緣蓋板是絕緣云母蓋板。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟1)和3)中，所述固化是 在600 700°C的高溫爐中固化，固化時間為10 15分鐘。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括步驟5)所述 第一電極和所述第二電極分別用電線引出，并在引出處用塑料件進(jìn)行密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中高溫碳晶電熱材料，由碳纖維為原料進(jìn)行粉碎改性后制得，其制備包括如下步驟A)用30000高斯以上的強(qiáng)磁場對碳纖維進(jìn)行電極極性的強(qiáng)化；B)將碳纖維研磨成均勻顆粒在1000～3000目的碳晶粉。較佳地，步驟B)具體為用大功率電子球磨機(jī)對碳纖維進(jìn)行深度加工，球磨時間在2～3小時，直至產(chǎn)生所述的均勻顆粒在1000～3000目的碳晶粉，碳纖維的模量指標(biāo)為丙烯氰基、電阻10K模、纖維長度2～4mm，不含膠。還涉及由此制備的中高溫碳晶電熱板及相關(guān)制備方法，本發(fā)明的中高溫碳晶電熱材料可耐高溫，表面溫度能達(dá)到100℃以上，并達(dá)到較高的250～300℃，由其制備的中高溫碳晶電熱板可用于中高溫碳晶電熱產(chǎn)品，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號H05B3/14GK101969703SQ20101052328
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者童中平, 陳仕猛, 鹿峰 申請人:上海尚諾碳晶科技有限公司