一种石墨烯发热电暖砖的制备方法与流程

本发明涉及发热电暖砖的制备方法技术领域，具体涉及一种石墨烯发热电暖砖的制备方法。

背景技术：

在我国北方，冬季取暖的方式大多采用“大投资、大锅炉、大烟囱、大管网”的大集中供暖模式，其污染较大，且由于热网管道长，不仅造价高、维护难，并且易造成末端用热户受制约。部分采用水暖的方式集中供暖，其维修成本高、安装难度大。

近年来，电暖砖也成为家居取暖的一种趋势，电暖砖产品大多是由陶瓷砖与发热体复合而成，发热体主要有碳晶、电热丝和碳纤维，其中：碳晶电暖的使用寿命短、施工复杂、造价和能耗高；电热丝电暖电磁辐射大、发热慢、能耗高；碳纤维电暖砖易老化、寿命短。

石墨烯作为一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯发热膜在通电的情况下，电热膜中的碳分子在电阻中产生声子、离子和电子，由产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞而产生热能，热能又通过控制波长在5~14微米的远红外线以平面方式均匀地辐射出来，有效电热能总转换率达99%以上，同时加上石墨烯材料的超导性，从而保证发热性能的稳定。与常规金属丝发热膜相比，其发热稳定安全，而且散发出来的红外线被称为“生命光线”。

现有技术中的石墨烯发热地砖的制备方法，存在制备工艺复杂繁琐、中间环节多，较容易有漏电现象等缺陷。如中国发明申请公开专利，申请公布号cn107514119a，申请公布日2017年12月26日，公开了一种石墨烯地暖砖的生产方法，其步骤为首先在支撑膜的一面上印刷银浆电极，在烘干后的支撑膜上的银浆电极之间印刷导电油墨，在支撑膜的另一面热压反射层，在银浆电极上安装空心铆钉，在支撑膜印刷导电油墨的一面热压保护层；再在空心铆钉内焊接电源线，密封固定焊接头，在热压的保护层的表面喷涂强力胶，将装饰层粘贴在保护层上；再在反射层的表面喷涂强力将，将保温层粘贴在反射层上。

上述技术方案中的石墨烯地暖砖的制备方法，该地暖砖包括了五层结构，除发热层外，还需另外复合保护层、反射层，且每层结构均单独粘合，制备工序复杂，中间环节多，制备的产品发热效率低，不稳固，易漏电。

技术实现要素：

为解决现有石墨烯发热电暖砖制备工序复杂、中间环节多的问题，本发明提供了一种石墨烯发热电暖砖的制备方法，由陶瓷砖和发热保温板复合而成，发热保温板为石墨烯发热芯片与保温材料一体发泡成型，制备工艺简单，制备的石墨烯发热电暖砖保温性能好，热效率高，结构稳固，施工与维护简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯发热电暖砖的制备方法，由陶瓷砖和发热保温板复合而成，发热保温板为石墨烯发热芯片与保温材料一体发泡成型，包括以下步骤：

s01.保温材料的混合：将保温材料按配方组成称取后，置于发泡机中混合均匀；

s02.石墨烯发热芯片的固定与放置：将石墨烯发热芯片外接电源的导电线束固定后，置于上模具腔内部；

s03.发热保温板一体成型：在下模具腔中注入经s01步骤混合均匀的保温材料并与上模具合模，保温材料在模具腔中升温发泡，并与石墨烯发热芯片一体成型成发热保温板；

s04.发热保温板的固化与熟化修边：发热保温板在模具腔中固化后取出，进行熟化修边；

s05.发热保温板的性能检测：对发热保温板的外观和电气性能进行检测；

s06.陶瓷砖与发热保温板的复合：在陶瓷砖的底部喷涂适量的粘合剂后与发热保温板的石墨烯发热芯片面粘合，并对粘合后的石墨烯发热电暖砖进行保压加固；

s07.石墨烯发热电暖砖的性能检测：对石墨烯发热电暖砖的外观和电气性能进行检测。

进一步的，所述发热保温板的固化时间为8~30分钟，熟化的时间为2天。

进一步的，所述石墨烯发热电暖砖保压时间为3天。

作为优选的，所述保温材料由聚氨酯黑料和聚氨酯白料混合而成，聚氨酯黑料与聚氨酯白料的重量比为1:1.2~2.0。

进一步的，所述发热保温板和石墨烯发热电暖砖的电气性能检测包括功率、绝缘性、耐高压、泄露电流。

作为优远的，所述粘合剂为聚氨酯粘合剂。

本发明的有益效果是：

发热保温板采用石墨烯发热芯片与保温材料一体发泡成型工艺，制备工艺简单，同时，石墨烯发热芯片与保温材料无缝镶接，结合牢固。

通过在陶瓷砖的底部喷涂适量的粘合剂与发热保温板的石墨烯发热芯片面直接粘合，石墨烯发热芯片夹设于陶瓷砖和保温材料间，石墨烯发热芯片发出的热量集中于陶瓷砖上散热，使热量得到最大化地利用，热效率高。陶瓷砖与发热保温板粘后后进行保压处理，可使两者间的粘合更牢固，不易脱落。

发热保温板和石墨烯发热电暖砖在制备过程中均需进行外观和电气各项性能检测，有力地保障了产品的性能。

同时，采用本发明的制备方法制备的石墨烯发热电暖砖通过石墨烯分子的运动产生热能，实现零寄电容，每块石墨烯发热电暖砖连接有热保护器，在温度过高时会产生自动保护，产品使用寿命长，可达50年。

此外，采用本发明的制备方法制备的石墨烯发热电暖砖可采用普通陶瓷砖的铺贴方式进行铺贴，施工简易；各石墨烯发热电暖砖间采用并联的电路连接方式，施工及使用中的维修与故障排查简单。

附图说明

图1为石墨烯发热电暖砖的制备工艺流程图；

图2为石墨烯发热电暖砖的结构示意图；

图3为石墨烯发热电暖砖的爆炸图；

图4为石墨烯发热芯片的结构示意图；

图5为石墨烯发热芯片的爆炸图。

图中：1.陶瓷砖；2.保温材料；3.石墨烯发热芯片；31.pet基膜；32.石墨烯发热涂层；33.高分子绝缘膜；34.电极载流条；35.连接端子；4.导电线束；5.热保护器。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合石墨烯发热电暖砖的制备工艺流程图和石墨烯发热电暖砖的结构图，对本发明作进一步的说明。

如图1-5所示，该石墨烯发热电暖砖由陶瓷砖1和发热保温板复合而成，发热保温板为石墨烯发热芯片3与保温材料2一体发泡成型，其制备方法包括以下步骤：

s01.保温材料的混合：

首先，按配方组成称取保温材料2，保温材料2由聚氨酯黑料和聚氨酯白料混合而成，聚氨酯黑料与聚氨酯白料的重量比为1:1.2~2.0；然后，将保温材料2置于发泡机中混合均匀。

s02.石墨烯发热芯片的固定与放置：

先将石墨烯发热芯片3外接电源的导电线束4固定于石墨烯发热芯片3的外表面后，再置于上模具腔内部。石墨烯发热芯片3包括pet基膜31、石墨烯发热涂层32和高分子绝缘膜33，石墨烯发热涂层32涂覆于pet基膜31上表面，高分子绝缘膜热33覆合于石墨烯发热涂层32上表面，石墨烯发热涂层32和高分子绝缘膜33两端夹设有电极载流条34，导电线束4通过嵌设于电极载流条34上的连接端子35引出，导电线束4的引出终端设有热保护器5，热保护器5可在石墨烯发热涂层32的温度超过额定范围时自动保护电路，使用更安全。

石墨烯发热涂层32由石墨烯粉体，通过增加高分子导电树脂、高分子纳米导电石墨粉及其他辅料调配而成，由于石墨烯粉体具有优异的导电、导热性能，通电后能释放出5~14微米的远红外光波，该波段的光波可激活身体细胞核酸蛋白质等生物分子，对人体具有理疗保健效果；且石墨烯分子的剧烈运动，分子内部无寄生电容，电转化效率高；同时，该石墨烯发热涂层32分散性好，可均匀地涂布于pet基膜31上，从而保证了石墨烯发热芯片3的发热均匀性。

s03.发热保温板一体成型：

在下模具腔中注入经s01步骤混合均匀的保温材料2并合模，混合均匀的聚氨酯黑料与聚氨酯白料在模具腔中发生化学反应，升温发泡，并与石墨烯发热芯片3一体成型成发热保温板；

保温材料2在发泡的过程中与石墨烯发热芯片3一体成型，使石墨烯发热芯片3和保温材料2形成无缝镶接，保证石墨烯发热芯片3产生的热量不外流，集中于陶瓷砖1上散热，提高热效率。同时，一体发泡成型不仅保证了石墨烯发热芯片3与保温材料2的紧密结合，也减少了石墨烯发热芯片3和保温材料2发泡后的二次粘合工序。

下模具腔的底部设置为条纹形状，使一体成型后的发热保温板的保温材料面为条纹结构，以使发热保温板更易脱模、铺贴时附着力也更强。

s04.发热保温板的固化与熟化修边：

发热保温板在模具腔中固化后取出，固化时间为8~30分钟；固化后对发热保温板进行熟化，熟化的时间为2天；熟化后再进行修边。

s05.发热保温板的性能检测：

对发热保温板的外观和电气性能进行检测，电气性能检测包括功率、绝缘性、耐高压、泄露电流，以筛选出各项性能指标均合格的发热保温板进入下一生产工艺流程。

s06.陶瓷砖与发热保温板的复合：

在陶瓷砖1的底部喷涂适量的粘合剂后与发热保温板的石墨烯发热芯片3面粘合，陶瓷砖1与一体发泡成型的发热保温板紧密黏合。同时，为了提高陶瓷砖1与石墨烯发热芯片3间的附着力，对粘合后的石墨烯发热电暖砖进行保压加固，保压时间为3天。

s07.石墨烯发热电暖砖的性能检测：

对石墨烯发热电暖砖的外观和电气性能进行检测，电气性能检测包括功率、绝缘性、耐高压、泄露电流，各项性能指标均合格的石墨烯发热电暖砖产品方可投入使用。

施工时，本发明的石墨烯发热电暖砖采用模块化铺贴，铺贴方式与普通陶瓷砖相同，只需采用瓷砖胶或水泥直接铺贴于平整的地面或墙面即可。各石墨烯发热电暖砖间采用并联的电路连接方式，其中一块石墨烯发热电暖砖出现故障时，其他石墨烯发热电暖砖可正常运作，维修排查简单，不发热的石墨烯发热电暖砖即为故障砖，只需更换或维修故障砖。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。