本发明涉及远红外辐射发热复合材料技术领域，具体地说，是一种高效高强远红外辐射发热复合材料及其制备方法。
背景技术：
二十一世纪是一个倡导能源节约，健康环保的时代，高效高强远红外发热复合材料的研发积极响应二十一世纪新材料的发展，突破传统发热材料的传热方式，从传热模式和传热途径上对材料进行改进，开辟出一条节能环保的辐射加热技术。
传热的方式主要有三种方式：热传导，热对流和热辐射。传统的取暖方式以热对流为主，而对于这种取暖方式，传热慢，能耗大，成本高。以热辐射为主的供暖中，根据热量的表达式Q＝εδ(T14-T24)，可以看出热量与发射体温度的四次方呈正比，说明了采用辐射发热转化率较高。当高强高热的远红外辐射发热复合材料工作时，所产生的红外辐射是电磁波的一部分，它以光的速度传播到人体，大部分被人体表面吸收，这种远红外辐射能的传播可以不依赖空气介质而和人体直接发生作用。对于空气中的主要成分O2，N2几乎不吸收红外波段能量，空气只有在与热源和被加热体(人体)直接接触时，才能接收一些能量，采用远红外辐射发热，能量利用率高，发热效果好。远红外辐射加热具有加热到所需温度的时间短，减少单位面积的能耗，能够直 接进行辐射加热。因此它具有节约能源，使用方便，造价低和便于温控的特点。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效高强远红外辐射发热复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高效高强远红外辐射发热复合材料，其原料质量百分比为：
所述的水性高分子材料为聚丙烯酸酯，聚氨酯或有机硅中的一种或几种。
所述的石墨烯需要采用支链状PEG通过共价修饰纳米石墨烯进行改性，得到与水溶性高分子材料相容性较好的石墨烯材料。
所述的远红外发热粉体为石墨，纳米碳和电气石。
所述的远红外发热粉体需要经过表面处理，与水性高分子材料有较好的相容性。其中石墨采用球磨技术，对石墨表面进行氧化硅改性处理使其具有良好的亲水性能；纳米碳在K2S2O8引发条件下，采用相分离法制备出交联PVP包覆的纳米碳颗粒，使得纳米碳具有较好的亲水性能；电气石在80℃搅拌条 件下，在电气石浆料中加入水性高分子聚丙烯酸反应1h进行表面处理，得到具有亲水性的电气石粉体。
所述的石墨为纳米级石墨，其粒径为10～500nm。
所述的纳米碳粒径为10～200nm。
所述的电气石的粒径为微米，其粒径为0.1～2μm。
所述的增稠剂添加量为0.3～2％，以保证高效高强远红外辐射发热复合材料具有一定的黏度，在使用的过程中能够均匀涂布在载体上并形成250～500μm的厚度。
所述的消泡剂添加量为0.1～0.5％，确保复合材料在搅拌的过程中不产生气泡，保证样品在涂布使用过程中无任何气孔的产生。
一种高效高强远红外辐射发热复合材料的制备方法，其具体步骤为：
将各种原料按照一定配比添加到水性高分子材料中，在添加前采用高速混合机将改性后的远红外辐射粉体混合均匀，然后再添加到水性高分子涂料中；增溶剂和消泡剂的添加在复配远红外辐射发热粉体分散均匀之后。
所述的复合材料制备温度为40～70℃，当所有成份加入之后，继续保持搅拌，整个搅拌时间控制在20～60min。
所述的复合材料在搅拌完成后，需要涂布在基体上，涂布的厚度依据用途而定，涂布好的复合材料需要在真空烘箱中进行干燥，干燥温度为70～120℃，干燥时间为1～60min。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明所制备的高效高强远红外发热复合材料是由几种具有远红外辐射发热功能的粉体与具有粘接性能的水性高分子材料组成。其中，远红外粉体 的作用是提供高强高效的远红外辐射性加热能，水性高分子材料可以使复配远红外粉体牢固的粘结在基体表面。远红外粉体材料可辐射的远红外线波长范围一般为2.5～30μm，而在波长为4～30μm区间波段常常被称为“生命光线”，该波长的电磁波可提供人体细胞组织所需要的微弱能量。远红外辐射加热的机理是光谱匹配，即当辐射源的辐射波长与被辐射物的吸收波长相一致时，该辐射物体就吸收红外辐射能，从而加剧分子的运动，达到发热升温的加热作用。人体是一个有机体，身体内水分的含量在60～70％，由于水分子的红外特征吸收峰在3μm和6μm处，所以人体血液及细胞内外的水分子在这些波长产生共振吸收，热运动加剧，能量升高，激活的水分子能够进入人体生物化学反应的速度以及组织对水分的吸收，从而达到体感升温以及促进新陈代谢和保健的目的。因此采用具有远红外辐射基体制备而成的复合材料在日常生活中有着以下的优点：
远红外复合材料主要具有以下特征：
(1)具有光纤的直进性，屈折性，反射性，穿透性。它的辐射能力很强，可以对目标物体直接加热而不使空间气体或其他物体升温，这有效利用了热能避免了因为空间传热而导致的能量损失。
(2)远红外线能被其波长范围一致的各种物体吸收，产生共振效应与温热效应，从另一个源头节约了热能的损失。
(3)远红外线能渗透到人体皮肤下，然后通过介质传导和血液循环深入到细胞组织深处。
(4)远红外线中4～16μm波长范围的频率与人体生物细胞中水分子运动的频率相同，极易被吸收，从而由内向外辐射热能活化生物细胞组织，因此 对人体具有保健的作用。
本远红外复合材料中含有石墨烯，石墨，纳米碳，电气石等具有远红外辐射加热功能的粉体材料。可以广泛运用与电加热取暖，电加热干燥，保健，抗菌等方面。此外，由于该复合材料中含有特有的电气石材料，可以释放出一定浓度的氧负离子，从而达到净化空气环保的目的。
【具体实施方式】
以下提供本发明一种高效高强远红外辐射发热复合材料及其制备方法的具体实施方式。
实施例1
采用水性聚丙烯酸酯为高分子材料，其质量百分比配比如下：
将上述粉体改性后，使用高速混合机混合均匀，然后再添加到水性高分子涂料中。添加的过程中保持高速搅拌，搅拌温度为50℃，当所有粉体分散均匀之后加入增溶剂和消泡剂继续保持搅拌30min。
搅拌的过程中加入消泡剂有助于防止复合材料气泡的产生，从而在涂布的过程中出现气孔，影响产品的红外辐射性能以及导热性能。将该法制备得到的远红外复合材料均匀涂布在无尘平整的无纺布载体上，厚度为1μm。将涂布好的产品置于真空烘箱干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为20min，得到样品。经检测，样品远红外波长范围为0.8～14.4μm。在温度为30℃时，其红外辐射率为93.5％。
实施例2
采用水性聚氨酯为高分子材料，其质量百分比配比如下：
将上述粉体改性后，使用高速混合机混合均匀，然后再添加到水性高分子涂料中。添加的过程中保持高速搅拌，搅拌温度为40℃，当所有粉体分散均匀之后加入增溶剂和消泡剂继续保持搅拌40min。
搅拌的过程中加入消泡剂有助于防止复合材料气泡的产生，从而在涂布的过程中出现气孔，影响产品的红外辐射性能以及导热性能。将该法制备得到的远红外复合材料均匀涂布在无尘平整的纱布载体上，厚度为1μm。将制备 好的样品置于120℃真空烘箱中干燥5min得到最终样品。在温度为30℃时，通过样品的远红外辐射率测试仪测试，其红外辐射率为92％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。