本发明涉及一种环保型太阳能供暖地板。
背景技术：
目前建筑物的地热采暖是采用在地面上铺设3-5mm厚度的反射膜，然后在膜上固定热水管，最后用混凝土摸平，由于热水管被混凝土紧密包裹，所以传热方式只能通过混凝土来进行单向传热。
而以碳晶类，石墨类，碳素纤维类电热膜制作的各式电热板，则以半导体发热材料印刷电路两面辅以透明柔性绝缘材料，底层辅以保温板，表面以环氧树脂+玻璃纤维布等覆盖，上述技术的缺陷主要表现在：1.生产成本比较高，由于外界偶然因素引发的发热体局部散热不良等热聚集导致电热板局部升温过高的现象；2.电地热板与板间的电气连接不够方便，防水性能较差，安装不够简便，单位面积发热功率在不同的应用场合上基本无法调整；3.碳素发热体温度阻抗特性随工作时间和温度的变化逐步而改变，长期工作的电气特性会逐步变化，不够稳定。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明目的是提供一种为室内提供热量，并且合理的供暖结构能够有效提高工作效率，并减少能耗，具有结构简单、节能环保和耗能低的环保型太阳能供暖地板。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种环保型太阳能供暖地板，包括水泥底板、及设置在水泥底板上表面的、且与水泥底板贴合的碳晶发热板，及设置在碳晶发热板上表面的、且与碳晶发热板贴合的复合木板层；所述水泥底板与碳晶发热板贴合处还设置有与水泥底板贴合固定的、用于防止热量散失的泡沫层；所述碳晶发热板包括碳晶板体，及均匀分布在碳晶板体内的铜线；所述复合木板层与碳晶板体贴合处还设置有与复合木板层贴合固定的、用于防水防潮的纤维网板。
进一步的，所述泡沫层的两表面上设置有覆盖泡沫层、用于反射热能的锡箔纸层。
进一步的，所述碳晶板体包括以下重量份的原料：聚丙烯腈碳纤维30-40份、聚酰胺22-26份、酚醛树脂12-18份、环氧树脂10-16份、聚酰亚胺19-23份、丙三醇9-14份、短碳纤维30-38份、电气石20-27份、石墨烯14-19份、碳纤粉13-17份、陶瓷粉16-20份、氧化铝8-12份、纳米锌锰粉27-31份、纳米碳化硅17-23份、消泡剂5-7份、相容剂3-6份和阻燃剂4-6份。
进一步的，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种或多种。
进一步的，所述相容剂为马来酸酐、丙烯酸、间-异丙烯基-2、2-二甲基苯酰异氰酸酯中的一种或多种。
进一步的，所述阻燃剂为无机阻燃剂，所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸中的一种或多种。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种碳晶板体的制备方法，包括如下步骤：
1)取聚丙烯腈碳纤维30-40份、聚酰胺22-26份、酚醛树脂12-18份、环氧树脂10-16份、聚酰亚胺19-23份和丙三醇9-14份放入熔炉内，并加热至180-200℃，使得聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺在高温下经过丙三醇催化迅速熔化，制得混合胶液，备用；
2)取短碳纤维30-38份、电气石20-27份、石墨烯14-19份、碳纤粉13-17份、陶瓷粉16-20份、氧化铝8-12份、纳米锌锰粉27-31份和纳米碳化硅17-23份通过研磨机研磨成50目的粉末，然后用滤孔为50目的滤网进行过滤筛选，收集50目以下的粉末，制得混合填料，备用；
3)将步骤2)制得的混合填料放入步骤1)的熔炉内，然后启动搅拌机以55r/pm的转速将混合填料与混合胶液混合，制得填料浆液，备用；
4)取消泡剂5-7份、相容剂3-6份和阻燃剂4-6份添加到步骤3)中的熔炉内，与制得的填料浆液混合，同时保持浆液180-200℃的温度，并控制搅拌机的转速由55r/pm下降至30r/pm，缓慢将填料浆液、消泡剂、相容剂和阻燃剂搅拌均匀，使得混合胶液的塑性性能增强，备用；
5)将步骤4)的熔炉与造粒机连通，使得熔炉内制得的填料浆液通过造粒机挤出造粒，制得塑料颗粒，然后将挤出制得的塑料颗粒输送到低温烘干机内，在5-15℃的温度下烘干1-2小时，制得干燥的塑料颗粒，备用；
6)在热压机的工作台上铺设一层牛皮纸，然后取步骤5)制得的颗粒平铺在热压机的工作台上，再在颗粒表面放置一层牛皮纸作为减压层，并将热压机的工作温度加热至80℃后开启热压开关，并控制热压机的温度缓慢上升，同时控制热压机的压力；其具体步骤为：a、在120℃状态下保持180吨热压45分钟；b、继具体步骤a热压加工后，控制热压机在160℃状态下保持300吨热压30分钟；c、继具体步骤b热压加工后，控制热压机减压并回到120℃状态下保持150吨热压30分钟，制得碳晶板体，备用；
7)将步骤6)制得的碳晶板体静置冷却，然后放入裁切机内进行切割，即得。
碳晶板的发热原理：在交变的电场作用下，碳原子之间互相碰撞、摩擦产生分子运动，从而产生热能，生成大量的红外线辐射，其电能与热能转换率达98％以上。在通电三十秒内，发热体表面温度从环境温度迅速升高，3-5分钟就可达到一个设定温度，并将热能传递给碳晶电热材料表面的覆盖物，以及碳晶电热材料背面的隔热材料，隔热材料不断地把热能反射到发热体表面的覆盖物，使其表面温度不断升高，2-4分钟后，发热体以及隔热材料之间达到热态平衡，以恒定的温度进行热辐射，它的红外辐射不会产生高频辐射。
本发明技术效果主要体现在以下方面：在供暖地板中采用碳晶板体进行发热供暖，将设置在碳晶板板内的铜线与太阳能发电器连接通电，能够直接对碳晶板体进行加热，并且通过泡沫层进行发射热量和防止热量散失，通过纤维网板进行保温及防水，此外，碳晶板体在本申请中由聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺经过丙三醇催化融合，可提高板体的结构强度，然后将短碳纤维、电气石、石墨烯、碳纤粉、陶瓷粉、氧化铝、纳米锌锰粉和纳米碳化硅混合到胶液中，并添加消泡剂、相容剂和阻燃剂，能够使得胶液与填料混合均匀，同时消除气泡，提高混合胶液的质量，最后在本申请的方法下制得具有结构简单、节能环保和耗能低的环保型太阳能供暖地板。
附图说明
图1为本发明一种环保型太阳能供暖地板的结构示意图；
图2为本发明一种环保型太阳能供暖地板的泡沫层的剖视图；
图3为本发明一种环保型太阳能供暖地板的碳晶板体的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图1-3，对本发明的具体实施方式作进一步详述，以使本发明技术方案更易于理解和掌握。
在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种环保型太阳能供暖地板，如图1所示，包括水泥底板1、及设置在水泥底板1上表面的、且与水泥底板1通过胶水贴合的碳晶发热板2，及设置在碳晶发热板2上表面的、且与碳晶发热板2通过胶水贴合的复合木板层3；所述水泥底板1与碳晶发热板2贴合处还设置有与水泥底板1通过胶水贴合固定的、用于防止热量散失的泡沫层11，如图2所示，所述泡沫层11的两表面上设置有覆盖泡沫层11、用于反射热能的锡箔纸层111。如图3所示，所述碳晶发热板2包括碳晶板体21，及均匀分布在碳晶板体21内的铜线22，铜线22贯穿碳晶板体21；所述复合木板层3与碳晶板体21贴合处还设置有与复合木板层3通过胶水贴合固定的、用于防水防潮的纤维网板31。
所述碳晶板体21包括以下重量份的原料：聚丙烯腈碳纤维40份、聚酰胺22份、酚醛树脂12份、环氧树脂10份、聚酰亚胺19份、丙三醇9份、短碳纤维30份、电气石20份、石墨烯14份、碳纤粉13份、陶瓷粉16份、氧化铝8份、纳米锌锰粉27份、纳米碳化硅17份、消泡剂5份、相容剂3份和阻燃剂4份。
一种碳晶板体的制备方法，包括以下步骤：
1)取聚丙烯腈碳纤维40份、聚酰胺22份、酚醛树脂12份、环氧树脂10份、聚酰亚胺19份和丙三醇9份放入熔炉内，并加热至180℃，使得聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺在高温下经过丙三醇催化迅速熔化，制得混合胶液，备用；
2)取短碳纤维30份、电气石20份、石墨烯14份、碳纤粉13份、陶瓷粉16份、氧化铝8份、纳米锌锰粉27份和纳米碳化硅17份通过研磨机研磨成50目的粉末，然后用滤孔为50目的滤网进行过滤筛选，收集50目以下的粉末，制得混合填料，备用；
3)将步骤2)制得的混合填料放入步骤1)的熔炉内，然后启动搅拌机以55r/pm的转速将混合填料与混合胶液混合，制得填料浆液，备用；
4)取消泡剂5份、相容剂3份和阻燃剂4份添加到步骤3)中的熔炉内，与制得的填料浆液混合，同时保持浆液180℃的温度，并控制搅拌机的转速由55r/pm下降至30r/pm，缓慢将填料浆液、消泡剂、相容剂和阻燃剂搅拌均匀，使得混合胶液的塑性性能增强，备用；
5)将步骤4)的熔炉与造粒机连通，使得熔炉内制得的填料浆液通过造粒机挤出造粒，制得塑料颗粒，然后将挤出制得的塑料颗粒输送到低温烘干机内，在5℃的温度下烘干1小时，制得干燥的塑料颗粒，备用；
6)在热压机的工作台上铺设一层牛皮纸，然后取步骤5)制得的在颗粒平铺在热压机的工作台上，再在颗粒表面放置一层牛皮纸作为减压层，并将热压机的工作温度加热至80℃后开启热压开关，并控制热压机的温度缓慢上升，同时控制热压机的压力；其具体步骤为：a、在120℃状态下保持180吨热压45分钟；b、继具体步骤a热压加工后，控制热压机在160℃状态下保持300吨热压30分钟；c、继具体步骤b热压加工后，控制热压机减压并回到120℃状态下保持150吨热压30分钟，制得碳晶板体，备用；
7)将步骤6)制得的碳晶板体静置冷却，然后放入裁切机内进行切割，即得。
在本实施例中，所述消泡剂为乳化硅油。所述相容剂为马来酸酐。所述阻燃剂为无机阻燃剂，所述无机阻燃剂为氢氧化铝。
实施例2
一种环保型太阳能供暖地板，如图1所示，包括水泥底板1、及设置在水泥底板1上表面的、且与水泥底板1通过胶水贴合的碳晶发热板2，及设置在碳晶发热板2上表面的、且与碳晶发热板2通过胶水贴合的复合木板层3；所述水泥底板1与碳晶发热板2贴合处还设置有与水泥底板1通过胶水贴合固定的、用于防止热量散失的泡沫层11，如图2所示，所述泡沫层11的两表面上设置有覆盖泡沫层11、用于反射热能的锡箔纸层111。如图3所示，所述碳晶发热板2包括碳晶板体21，及均匀分布在碳晶板体21内的铜线22，铜线22贯穿碳晶板体21；所述复合木板层3与碳晶板体21贴合处还设置有与复合木板层3通过胶水贴合固定的、用于防水防潮的纤维网板31。
所述碳晶板体21包括以下重量份的原料：聚丙烯腈碳纤维30份、聚酰胺26份、酚醛树脂18份、环氧树脂16份、聚酰亚胺23份、丙三醇14份、短碳纤维38份、电气石27份、石墨烯19份、碳纤粉17份、陶瓷粉20份、氧化铝12份、纳米锌锰粉31份、纳米碳化硅23份、消泡剂7份、相容剂6份和阻燃剂6份。
一种碳晶板体的制备方法，包括以下步骤：
1)取聚丙烯腈碳纤维30份、聚酰胺26份、酚醛树脂18份、环氧树脂16份、聚酰亚胺23份和丙三醇14份放入熔炉内，并加热至200℃，使得聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺在高温下经过丙三醇催化迅速熔化，制得混合胶液，备用；
2)取短碳纤维38份、电气石27份、石墨烯19份、碳纤粉17份、陶瓷粉20份、氧化铝12份、纳米锌锰粉31份和纳米碳化硅23份通过研磨机研磨成50目的粉末，然后用滤孔为50目的滤网进行过滤筛选，收集50目以下的粉末，制得混合填料，备用；
3)将步骤2)制得的混合填料放入步骤1)的熔炉内，然后启动搅拌机以55r/pm的转速将混合填料与混合胶液混合，制得填料浆液，备用；
4)取消泡剂7份、相容剂6份和阻燃剂6份添加到步骤3)中的熔炉内，与制得的填料浆液混合，同时保持浆液200℃的温度，并控制搅拌机的转速由55r/pm下降至30r/pm，缓慢将填料浆液、消泡剂、相容剂和阻燃剂搅拌均匀，使得混合胶液的塑性性能增强，备用；
5)将步骤4)的熔炉与造粒机连通，使得熔炉内制得的填料浆液通过造粒机挤出造粒，制得塑料颗粒，然后将挤出制得的塑料颗粒输送到低温烘干机内，在15℃的温度下烘干2小时，制得干燥的塑料颗粒，备用；
6)在热压机的工作台上铺设一层牛皮纸，然后取步骤5)制得的在颗粒平铺在热压机的工作台上，再在颗粒表面放置一层牛皮纸作为减压层，并将热压机的工作温度加热至80℃后开启热压开关，并控制热压机的温度缓慢上升，同时控制热压机的压力；其具体步骤为：a、在120℃状态下保持180吨热压45分钟；b、继具体步骤a热压加工后，控制热压机在160℃状态下保持300吨热压30分钟；c、继具体步骤b热压加工后，控制热压机减压并回到120℃状态下保持150吨热压30分钟，制得碳晶板体，备用；
7)将步骤6)制得的碳晶板体静置冷却，然后放入裁切机内进行切割，即得。
在本实施例中，所述消泡剂为高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚的混合物。所述相容剂为丙烯酸、间-异丙烯基-2、2-二甲基苯酰异氰酸酯的混合物。所述阻燃剂为无机阻燃剂，所述无机阻燃剂为氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸的混合物。
实施例3
一种环保型太阳能供暖地板，如图1所示，包括水泥底板1、及设置在水泥底板1上表面的、且与水泥底板1通过胶水贴合的碳晶发热板2，及设置在碳晶发热板2上表面的、且与碳晶发热板2通过胶水贴合的复合木板层3；所述水泥底板1与碳晶发热板2贴合处还设置有与水泥底板1通过胶水贴合固定的、用于防止热量散失的泡沫层11，如图2所示，所述泡沫层11的两表面上设置有覆盖泡沫层11、用于反射热能的锡箔纸层111。如图3所示，所述碳晶发热板2包括碳晶板体21，及均匀分布在碳晶板体21内的铜线22，铜线22贯穿碳晶板体21；所述复合木板层3与碳晶板体21贴合处还设置有与复合木板层3通过胶水贴合固定的、用于防水防潮的纤维网板31。
所述碳晶板体21包括以下重量份的原料：聚丙烯腈碳纤维35份、聚酰胺24份、酚醛树脂15份、环氧树脂13份、聚酰亚胺21份、丙三醇11.5份、短碳纤维34份、电气石23.5份、石墨烯16.5份、碳纤粉15份、陶瓷粉18份、氧化铝10份、纳米锌锰粉29份、纳米碳化硅20份、消泡剂6份、相容剂4.5份和阻燃剂5份。
一种碳晶板体的制备方法，包括以下步骤：
1)取聚丙烯腈碳纤维35份、聚酰胺24份、酚醛树脂15份、环氧树脂13份、聚酰亚胺21份和丙三醇11.5份放入熔炉内，并加热至190℃，使得聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺在高温下经过丙三醇催化迅速熔化，制得混合胶液，备用；
2)取短碳纤维34份、电气石23.5份、石墨烯16.5份、碳纤粉15份、陶瓷粉18份、氧化铝10份、纳米锌锰粉29份和纳米碳化硅20份通过研磨机研磨成50目的粉末，然后用滤孔为50目的滤网进行过滤筛选，收集50目以下的粉末，制得混合填料，备用；
3)将步骤2)制得的混合填料放入步骤1)的熔炉内，然后启动搅拌机以55r/pm的转速将混合填料与混合胶液混合，制得填料浆液，备用；
4)取消泡剂6份、相容剂4.5份和阻燃剂5份添加到步骤3)中的熔炉内，与制得的填料浆液混合，同时保持浆液190℃的温度，并控制搅拌机的转速由55r/pm下降至30r/pm，缓慢将填料浆液、消泡剂、相容剂和阻燃剂搅拌均匀，使得混合胶液的塑性性能增强，备用；
5)将步骤4)的熔炉与造粒机连通，使得熔炉内制得的填料浆液通过造粒机挤出造粒，制得塑料颗粒，然后将挤出制得的塑料颗粒输送到低温烘干机内，在10℃的温度下烘干1.5小时，制得干燥的塑料颗粒，备用；
6)在热压机的工作台上铺设一层牛皮纸，然后取步骤5)制得的在颗粒平铺在热压机的工作台上，再在颗粒表面放置一层牛皮纸作为减压层，并将热压机的工作温度加热至80℃后开启热压开关，并控制热压机的温度缓慢上升，同时控制热压机的压力；其具体步骤为：a、在120℃状态下保持180吨热压45分钟；b、继具体步骤a热压加工后，控制热压机在160℃状态下保持300吨热压30分钟；c、继具体步骤b热压加工后，控制热压机减压并回到120℃状态下保持150吨热压30分钟，制得碳晶板体，备用；
7)将步骤6)制得的碳晶板体静置冷却，然后放入裁切机内进行切割，即得。
在本实施例中，所述消泡剂为乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚的混合物。所述相容剂为马来酸酐、丙烯酸、间-异丙烯基-2、2-二甲基苯酰异氰酸酯的混合物。所述阻燃剂为无机阻燃剂，所述无机阻燃剂为氢氧化铝、氢氧化镁、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化铵、硼酸的混合物。
实验例
实验对象：采用单一环氧树脂制成的碳晶板作为对照组一、单一酚醛树脂制成的碳晶板作为对照组二，以及与本申请结合聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺制成的碳晶板作为实验组。
实验要求：对照组一、对照组二以及实验组制成的碳晶板的测试面积一致，厚度一致。
实验方法：通过电极击穿，测试耐高温，表面绝缘测试的方法进行检测上述三组实验对象，并将测试所得的数据进行记录。
电极击穿测试具体结果如下表所示：
结合上表，对比采用单一环氧树脂制成的碳晶板作为对照组一，采用单一酚醛树脂制成的碳晶板作为对照组二，以及与本申请结合聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺制成的碳晶板作为实验组在相同的实验方法下所得的数据，本申请碳晶板的电极击穿测试数据均优于对比的对照组一和对照组二，因此，体现出本发明的抗电极击穿能力强。
耐高温测试具体结果如下表所示：
结合上表，对比采用单一环氧树脂制成的碳晶板作为对照组一，采用单一酚醛树脂制成的碳晶板作为对照组二，以及与本申请结合聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺制成的碳晶板作为实验组在相同的实验方法下所得的数据，本申请碳晶板的耐高温测试数据均优于对比的对照组一和对照组二，因此，体现出本发明的耐高温能力强。
碳晶板表面绝缘测试
检测器材：兆欧表电子绝缘测试仪
检测要求：要求测试产品在干态、湿态和盐水浸润三种情况下绝缘电阻
被测产品：由上述实施例制备的长700mm，宽400mm，厚0.8mm，额定功率为100w的碳晶板。
测试方法：
1)测量前要检查兆欧表是否处于正常工作状态，主要检查其“0”和“∞”两点，即摇动手柄，使电机达到额定转速，兆欧表在短路时应指在“0”的位置，开路是应指在“∞”位置；
2)用兆欧表摇测碳晶板的绝缘电阻时，将“l”线端钮接被测碳晶板电极，“e”线端钮接地，“g”屏蔽端接碳晶板的绝缘部分。
测试数据：(表中数据单位mω)
表面绝缘测试的具体结果如下表所示：
结合上表，对比采用单一环氧树脂制成的碳晶板作为对照组一，采用单一酚醛树脂制成的碳晶板作为对照组二，以及与本申请结合聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺制成的碳晶板作为实验组在相同的实验方法下所得的数据，本申请碳晶板的表面绝缘测试数据均优于对比的对照组一和对照组二，因此，体现出本发明的绝缘能力强。
结合三个实验数据得到本申请碳晶板综合抗电极击穿能力强、耐高温能力强和绝缘能力强的效果。
本发明技术效果主要体现在以下方面：在供暖地板中采用碳晶板体进行发热供暖，将设置在碳晶板板内的铜线与太阳能发电器连接通电，能够直接对碳晶板体进行加热，并且通过泡沫层进行发射热量和防止热量散失，通过纤维网板进行保温及防水，此外，碳晶板体在本申请中由聚丙烯腈碳纤维、聚酰胺、酚醛树脂、环氧树脂和聚酰亚胺经过丙三醇催化融合，可提高板体的结构强度，然后将短碳纤维、电气石、石墨烯、碳纤粉、陶瓷粉、氧化铝、纳米锌锰粉和纳米碳化硅混合到胶液中，并添加消泡剂、相容剂和阻燃剂，能够使得胶液与填料混合均匀，同时消除气泡，提高混合胶液的质量，最后在本申请的方法下制得具有结构简单、节能环保和耗能低的环保型太阳能供暖地板。
当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。