一种远红外面状发热体及其生产方法与流程

本发明涉及远红外发热技术领域，具体来说，涉及一种远红外面状发热体及其生产方法。

背景技术：

烘干装置在农业生产、中药材生产、民用采暖和医用理疗等领域都有应用。在粮食和中药材采收完毕以后需要将其干燥处理，便于存储和碾压。为了尽快完成干燥处理，人们用烘干设备进行加工。现有技术的烘干设备，采用的是直立状态的烘烤箱，用煤、柴油或者电阻丝发热作为热源。其不足之处在于：用煤、柴油或者电作为热源的烘烤箱，将会消耗很多的燃料，生产成本高；电阻发热效率低，浪费电能；并且常规烘烤装置烘烤完物体以后会改变物体性质或效果，在民用采暖和医用理疗过程中，会对人体造成影响。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种远红外面状发热体及其生产方法，具有生产成本低、远红外光波辐射呈面状直接作用于被干燥物体、烘干效率高、减少热量传导浪费、不对被干燥物体产生化学变化影响等优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种远红外面状发热体，包括发热基材、设置在发热基材上端的上绝缘导热层和设置在发热基材下端的下绝缘导热层，所述发热基材的水平两端分别设置有电极；所述发热基材、上绝缘导热层以及下绝缘导热层均为薄片状结构，所述发热基材由石墨烯粉末、纳米级碳粉和纳米级pi粉末高温高速混炼后流延成型，所述上绝缘导热层和下绝缘导热层均由纯pi薄膜组成，所述发热基材与上绝缘导热层压合成型为一体，所述下绝缘导热层与发热基材压合成型为一体。

上述结构中，将发热基材两端的电极通电，发热基材内部通电发出远红外辐射，上绝缘导热层和下绝缘导热层能够防止漏电同时快速将热量传输出去，采用石墨烯粉末和纳米级石墨粉末混合的形式，石墨烯粉末对纳米级石墨粉末起到填充作用，保证发热基材的结构稳定性，同时单层石墨烯的导热系数高达5300w/mk，导热性能好，在发热基材中添加纳米级pi粉末对纳米级石墨粉末起到粘合作用，保证发热基材的结构稳定性，采用纯pi(聚酰亚胺)作为上绝缘导热层和下绝缘导热层的材料，保证了电子封装的稳定性，同时耐高温，耐辐射，耐磨损，延长了发热体的使用寿命，远红外发热体面状的结构使发热面积更大，热辐射效果更好，远红外辐射的波长与人体辐射波长相接近，远红外辐射短波方面界限一般为0.75μm，长波方面界限约为1000μm，不对人体和被烘干的农作物以及药材造成影响，减少对物体本身性质的损害，保证烘干后的使用效果。

优选的，所述发热基材的厚度为15-50μm，如此设置，保证发热效率更高，节省材料，降低生产成本。

优选的，所述上绝缘导热层厚度为25μm，所述下绝缘导热层厚度为25μm，如此设置，防止阻碍热量的辐射，同时保证良好的绝缘性能。

一种远红外面状发热体的生产方法，包括以下步骤：

s1：将石墨烯粉末、纳米级碳粉以及纳米级pi粉末投入到反应釜内，对反应釜内进行高温加热，温度随时间推移逐步升高。

s2：加热过程中同步进行高速混合搅拌，搅拌转速随时间逐步升高，高温高速条件下混炼72小时。

s3：将高温高速混炼后的玻璃状混合材料在高温真空条件下流延压制成面状。

s4：将pi材料采用化学蒸馏法分离提纯，采用流延工艺制备纯pi薄膜。

s5：将制备的pi薄膜放置在面状发热基材的上表面和下表面，在真空高温条件下持续挤压120min成型为一体，温度和挤压压强随时间不断增大，在压制过程中不断抽真空抽出材料熔融过程中释放出来的空气水汽。

s6：在发热基材两端安装电极。

优选的，反应釜的转速为2000r/min-8000r/min，如此设置，方便将发热基材的组成粉末充分搅拌混合，同时方便进行加热。

优选的，加热温度为150℃-450℃，如此设置，通过对发热基材的组成材料进行加热，方便后续流延压膜成型。

优选的，还包括以下步骤：s7：在成型后的面状发热体其中一面上涂覆绝热材料，如此设置，通过在发热体其中一面设有绝热材料，能够方便控制发热体的辐射方向。

优选的，所述发热基材中纳米级碳粉占比为75％-80％，石墨烯粉末占比3％，纳米级pi粉末占比17％-22％，如此设置，保证发热效果和结构稳定性。

本发明的有益效果是：

(1)通过纳米级碳粉作为发热基材，纯pi薄膜作为绝缘导热材料，保证了发热体良好的发热效果，同时电阻率低减少电能浪费，生产成本降低；

(2)微米级的厚度，减少了生产材料使用，降低生产成本，同时能够更好的方便热量的辐射散发，远红外光波辐射呈面状直接作用于被干燥物体，增大了辐射面积；

(3)发热基材中的石墨烯粉末起到填充作用，保证了发热基材的结构稳定性，纳米级pi粉末起到粘合作用，方便进行后续的流延工艺；

(4)可通过单面设有绝热材料，起到控制发热体辐射方向的效果；

(5)远红外辐射的波长和人体红外辐射波长相近，减少了对被烘干物体的损伤，保证被烘干物体的品质效果。

附图说明

图1是本发明所述的实施例1的主视图。

附图标记说明：

1、上绝缘导热层；2、发热基材；3、电极；4、下绝缘导热层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，一种远红外面状发热体，该发热体为面状长方形结构，包括发热基材2、设置在发热基材2上端的上绝缘导热层1和设置在发热基材2下端的下绝缘导热层4，所述发热基材2的厚度为15-50μm，所述上绝缘导热层1厚度为25μm，所述下绝缘导热层4厚度为25μm。所述发热基材2的水平两端分别设置有电极3；所述发热基材2、上绝缘导热层1以及下绝缘导热层4均为薄片状结构，所述发热基材2由石墨烯粉末、纳米级碳粉和纳米级pi粉末高温混炼后流延成型，所述上绝缘导热层1和下绝缘导热层4均由纯pi薄膜组成，所述发热基材2与上绝缘导热层1高温真空压合成型为一体，所述下绝缘导热层4与发热基材2高温真空压合成型为一体。

上述结构中，将发热基材2两端的电极3通电，发热基材2内部通电发出远红外辐射，上绝缘导热层1和下绝缘导热层4能够防止漏电同时快速将热量传输出去，采用石墨烯粉末和纳米级石墨粉末混合的形式，石墨烯粉末对纳米级石墨粉末起到填充作用，保证发热基材2的结构稳定性，同时单层石墨烯的导热系数高达5300w/mk，导热性能好，在发热基材2中添加纳米级pi粉末对纳米级石墨粉末起到粘合作用，保证发热基材2的结构稳定性，采用纯pi(聚酰亚胺)作为上绝缘导热层1和下绝缘导热层4的材料，保证了电子封装的稳定性，同时耐高温，耐辐射，耐磨损，延长了发热体的使用寿命，远红外发热体面状的结构使发热面积更大，热辐射效果更好，远红外辐射的波长与人体辐射波长相接近，远红外辐射的波长与人体辐射波长相接近，远红外辐射短波方面界限一般为0.75μm，长波方面界限约为1000μm，不对人体和被烘干的农作物以及药材造成影响，被烘干的农作物和药材品质效果保留率在90％以上，减少对物体本身性质的损害，保证烘干后的使用效果。

一种远红外面状发热体的生产方法，包括以下步骤：

s1：将石墨烯粉末、纳米级碳粉以及纳米级pi粉末投入到反应釜内，该反应釜为特制反应釜，对反应釜内进行高温加热，加热温度在150℃-450℃的范围内随时间推移逐步升高，所述发热基材2中纳米级碳粉占比为80％，石墨烯粉末占比3％，纳米级pi粉末占比17％，保证发热效果和结构稳定性，通过对发热基材2的组成材料进行加热，方便后续流延压膜成型。

s2：加热过程中同步进行高速混合搅拌，搅拌转速在2000r/min-8000r/min的范围内随时间逐步升高，高温高速条件下混炼72小时，方便将发热基材2的组成粉末充分搅拌混合，同时方便进行加热。

s3：将高温高速混炼后的玻璃状混合材料在高温真空条件下流延压制成面状。

s4：将pi材料采用化学蒸馏法分离提纯，采用流延工艺制备纯pi薄膜。

s5：将制备的pi薄膜放置在面状发热基材2的上表面和下表面，在真空高温条件下持续挤压120min成型为一体，温度和挤压压强随时间不断增大，每平方厘米的最大压力为5mpa，在压制过程中不断抽真空抽出材料熔融过程中释放出来的空气水汽，防止pi薄膜与面状发热基材2之间产生气泡或水汽。

s6：在发热基材2两端安装电极3。

远红外发热体的工作温度检测为40℃，升温时间为3min，工作温度下的泄露电流为0.012ma(标准要求≤0.25，符合要求)；电气强度检测过程中，承受50hz、3750v的基本正弦波交流式电压，历时1min，没有击穿和闪格现象；耐潮湿检测过程中，电热膜的防水等级大于ipx7，泄露电流为0.013ma(标准要求≤0.25，符合要求)，电气强度检测合格；冷态绝缘电阻>500mω(标准要求≥50，符合要求)，热态绝缘电阻>500mω(标准要求≥50，符合要求)，发热元件的绝缘有足够的耐非正常发热和起火能力；电-热辐射转换效率为80％(标准要求≥55％，符合要求)，法向全发射率为0.87(标准要求≥0.83，符合要求)；表面温度分布性能检测中，平均温度为40.9℃，最高温度为48.4℃，最低温度为28.3℃。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上改进，还包括以下步骤：s7：在成型后的面状发热体其中一面上涂覆绝热材料，通过在发热体其中一面设有绝热材料，形成单向辐射，能够方便控制发热体的辐射方向，绝热材料为改性高分子材料。

实施例2的其余结构及其制备方法同实施例1。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。