专利名称：一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料及其制备方法。适用于工业或民用的取暖、保温、加热的设施上。
背景技术：
在现有技术中，面状加热元件通常采用金属电阻丝等电热元件安装在绝缘材料中制得，所谓面状加热即整个表面都是发热体，但是用金属电热丝等电热元件加热的装置在加热均匀度、安全性以及热效率方面都存在不足，尤其是作为家庭取暖使用时尤为突出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料及其制备方法，用本发明材料制成的电加热装置整个表面都成为发热面和散热面，有利于热量传递、疏散，不会形成局部高温；电流密度小，使用安全；热效率高，节能；适用范围广，具有柔性化，可根据不同需求制备成各种不同电阻值和加热面积，以及不同物理形状的导电发热体。
本发明所采用的技术方案是一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料，其主要组成是以导电竹炭颗粒为导电介质，以有机或无机粘合剂为基体，其中竹炭颗粒的重量百分比为10～70，余量为有机或无机粘合剂。
所述粘合剂为酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂。
所述粘合剂为ABS、PVC塑料。
所述粘合剂为水泥、石膏。
所述竹炭颗粒体积电阻率为0.1～100Ω·cm，竹炭颗粒度为50～300目。
在所述树脂类粘合剂中还可加入重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂及重量百分比为0.1～1的偶联剂。
在所述塑料类粘合剂中还可加入重量百分比为0.1～0.5的偶联剂。
在所述无机粘合剂中还可加入重量百分比为0.1～0.5的抑泡剂和消泡剂。
一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料的制备方法是竹炭生产原料来源于毛竹、绿竹、慈竹或其它竹种，竹子在750～1200℃的高温中煅烧5～20小时后成为竹炭，将竹炭在球磨机中磨成50～300目的竹炭颗粒，竹炭颗粒体积电阻率控制在0.1～100Ω·cm，取重量百分比为10～70的竹炭颗粒，水相分散，与其余量的有机或无机粘合剂混合，有机类的粘合剂有树脂类和塑料类，无机类的粘合剂有水泥和石膏，混合后的复合材料按常规工艺制备成发热面。
当粘合剂为树脂类时，在混合时再添加重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂及重量百分比为0.1～1的偶联剂。
当粘合剂为塑料类时，在混合时再添加重量百分比为0.1～0.5的偶联剂。
当粘合剂为无机材料时，在混合时再添加重量百分比为0.1～0.5的抑泡剂和消泡剂。
本发明的有益效果是1)用本发明制备的电加热器件的整个表面都成为发热面和散热面，因而发热均匀，有利于热量传递、疏散，不会形成局部高温；2)发热材料的发热电阻为整个表面通道，电流密度小，对人体毫无危害，使用安全，特别适用于家庭加热和取暖；3)发热材料的热效率高，可达到98％，是一种先进的节能材料；4)发热材料具有柔性化、适应性广的优点，可以根据发热量和规格要求，控制发热材料中导电炭的含量及粘合剂的尺寸而制备成各种不同电阻值和加热面积的电加热器，以满足不同目的的需求；5)发热材料可以是一种导电涂料，故可以涂覆在物件表面形成各种形状，也可以加工成平板，具备良好的加工工艺性。
具体实施例方式
本发明是一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料，该材料主要组成是以导电竹炭颗粒为导电介质，以有机或无机粘合剂为基体，其中竹炭颗粒的重量百分比为10～70，余量为有机或无机粘合剂。
所述粘合剂可以是树脂类，包括酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂，与各类树脂复合而成的是一种导电涂料。
所述粘合剂可以是塑料类，包括ABS、PVC塑料，与塑料复合而成的是一种导电塑料。
所述粘合剂还可以是无机类的材料，如水泥、石膏，与无机胶粘剂复合而成的是一种导电板材。
作为导电介质的竹炭颗粒体积电阻率为0.1～100Ω·cm，竹炭颗粒度为50～300目。
本发明一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料的制备方法为竹炭生产原料来源于毛竹、绿竹、慈竹或其它竹种，竹子在750～1200℃的高温中煅烧5～20小时后成为竹炭，将竹炭在球磨机中磨成50～300目的竹炭颗粒，竹炭颗粒体积电阻率控制在0.1～100Ω·cm，取重量百分比为10～70的竹炭颗粒，水相分散，与其余量的有机或无机粘合剂混合，有机类的粘合剂有树脂类和塑料类，无机类的粘合剂有水泥和石膏，混合后的复合材料按常规工艺制备成发热面。
当采用树脂类的粘合剂时，在配方中还可加入重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂LD-28(购于扬州立达树脂有限公司)及重量百分比为0.1～1的偶联剂硅烷偶联剂KH550(购于南京翔飞化学研究所)。
当采用塑料类粘合剂时，在配方中还可加入重量百分比为0.1～0.5的偶联剂钛酸脂偶联剂NXT311(购于南京翔飞化学研究所)。
当采用无机类粘合剂时，在配方中还可加入重量百分比为0.1～0.5的抑泡剂和消泡剂磷酸三丁酯消泡剂(市场购)。
下面是具体实施的两个例子1、竹炭为导电相，以醇酸树脂为粘合剂的面状导电发热涂层选取普通毛竹，在电阻式加热炉中加热至800℃高温锻烧成竹炭，停留8小时，冷却后取出在球磨机中粉碎，筛分出200目颗粒，按质量比称量60％的竹炭。以市场采购醇酸树脂清漆为基体粘合剂材料，加入0.5％的炭黑分散剂LD-28和0.5％硅烷偶联剂KH550，适量稀释剂，经搅拌混合后涂刷在防火板表面。为增加导电的均匀性，可以在板的两端加上铜丝网作为电极。
2、竹炭为导电相，以水泥为粘合剂的面状发热材料选取普通毛竹，在电阻式加热炉中加热至800℃高温锻烧成竹炭，停留8小时，冷却后取出在球磨机中粉碎，筛分出200目颗粒，按质量比称量50％的竹炭。以水泥为基体粘合剂材料，加入0.1％的抑泡剂和消泡剂磷酸三丁酯，水相分散，按水泥板的制备方式制成导电水泥板。为增加导电的均匀性，可以在板的两端加上铜丝网作为电极。
权利要求
1.一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料，其特征在于该材料主要组成是以导电竹炭颗粒为导电介质，以有机或无机粘合剂为基体，其中竹炭颗粒的重量百分比为10～70，余量为有机或无机粘合剂。
2.根据权利要求1所述的一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料，其特征在于所述粘合剂为酚醛树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂。
3.根据权利要求1所述的一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料，其特征在于所述粘合剂为ABS、PVC塑料。
4.根据权利要求1所述的一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料，其特征在于所述粘合剂为水泥、石膏。
5.根据权利要求2所述的一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料，其特征在于在所述树脂类粘合剂中还可加入重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂及重量百分比为0.1～1的偶联剂。
6.根据权利要求4所述的一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料，其特征在于在所述无机粘合剂中还可加入重量百分比为0.1～0.5的抑泡剂和消泡剂。
7.一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料的制备方法，其特征是竹炭生产原料来源于毛竹、绿竹、慈竹或其它竹种，竹子在750～1200℃的高温中煅烧5～20小时后成为竹炭，将竹炭在球磨机中磨成50～300目的竹炭颗粒，竹炭颗粒体积电阻率控制在0.1～100Ω·cm，取重量百分比为10～70的竹炭颗粒，水相分散，与其余量的有机或无机粘合剂混合，有机类的粘合剂有树脂类和塑料类，无机类的粘合剂有水泥和石膏，混合后的复合材料按常规工艺制备成发热面。
8.根据权利要求7所述的一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料的制备方法，其特征是当粘合剂为树脂类时，在混合时再添加重量百分比为0.1～1的炭黑分散剂及重量百分比为0.1～1的偶联剂。
9.根据权利要求7所述的一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料的制备方法，其特征是当粘合剂为塑料类时，在混合时再添加重量百分比为0.1～0.5的偶联剂。
10.根据权利要求7所述的一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料的制备方法，其特征是当粘合剂为无机材料时，在混合时再添加重量百分比为0.1～0.5的抑泡剂和消泡剂。
全文摘要
本发明涉及一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料及其制备方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种以导电竹炭为填充料的面状发热材料及其制备方法，用本发明材料制成的电加热装置整个表面都成为发热面和散热面，有利于热量传递、疏散，不会形成局部高温；电流密度小，使用安全；热效率高，节能；适用范围广，具有柔性化，可根据不同需求制备成各种不同电阻值和加热面积，以及不同物理形状的导电发热体。解决该问题的技术方案是发热材料主要组成是以导电竹炭颗粒为导电介质，以有机或无机粘合剂为基体，其中竹炭颗粒的重量百分比为10～70，余量为有机或无机粘合剂。本发明可用于工业或民用的取暖、保温、加热的设施上。
文档编号H05B3/20GK1662104SQ20041009901
公开日2005年8月31日 申请日期2004年12月22日 优先权日2004年12月22日
发明者邵千钧, 张齐生, 于红卫, 张文标, 张宏 申请人:浙江林学院