微晶玻璃发热板及其制备方法和加热装置与流程

本申请涉及发热板的，特别是涉及一种微晶玻璃发热板及其制备方法和加热装置。

背景技术：

1、发热板是将发热油墨覆盖于玻璃基板上，并经过烧结、烘干或固化等工序而制成的发热组件，可用于制备隧道炉和电热炉等加热装置。其中，发热油墨通常含有金属粉或碳材料等导电填料。相比于银粉等金属粉，以碳材料为导电填料的发热油墨具有成本低的优势。

2、在众多碳材料中，石墨烯被誉为“新材料之王”，导电导热性能优异，热稳定性良好，制热效率高。相比于炭黑，石墨烯具有很高的耐高温氧化性，能在有氧环境中短时耐450℃的高温。但是，石墨烯基发热油墨通过高温烧结处理制成发热板时方阻容易升高，所形成的发热层容易破裂或脱落，发热板的发热温度容易衰减，难以应用于500℃以上的高温发热环境中。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种微晶玻璃发热板及其制备方法和加热装置，以克服石墨烯基发热油墨通过高温烧结处理制成发热板时方阻容易升高，所形成的发热层容易破裂或脱落，发热板的发热温度容易衰减，难以应用于500℃以上的高温发热环境中的问题。

2、本申请的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：

3、本申请第一方面，提供一种微晶玻璃发热板的制备方法，包括以下步骤：

4、使含有石墨烯和玻璃粉的发热油墨覆盖于第一微晶玻璃之上，形成液膜；

5、对所述液膜进行烧结处理，形成发热层；

6、对所述发热层进行封装处理，制备所述微晶玻璃发热板；

7、其中，所述烧结处理包括以下步骤：通过梯度升温处理，使所述液膜升温至烧结温度，保温25min~35min，并进行梯度降温处理；

8、所述烧结处理满足：

9、（1）在高于400℃的温度下的升温时间不超过30min；

10、（2）所述烧结温度比所述第一微晶玻璃的软化点低40℃~60℃；

11、（3）所述烧结温度比所述玻璃粉的始熔温度高150℃~200℃。

12、在其中一个实施例中，所述烧结温度为540℃~560℃。

13、在其中一个实施例中，所述玻璃粉满足以下条件中的一个或多个：

14、（1）所述玻璃粉的始熔温度为350℃~400℃；

15、（2）所述玻璃粉的烧结温度为500℃~600℃；

16、（3）所述玻璃粉的热膨胀系数≤100×10-7/k。

17、在其中一个实施例中，所述梯度升温处理包括以下步骤：

18、于100℃~150℃下加热5min~10min；

19、于300℃~350℃下加热5min~10min；

20、以400℃/h~500℃/h的升温速率升温至所述烧结温度。

21、在其中一个实施例中，所述梯度降温处理的降温速率为50℃/h~200℃/h。

22、在其中一个实施例中，对所述发热层进行封装处理，包括以下步骤：

23、使密封胶覆盖于所述第一微晶玻璃之上，形成围绕所述发热层的粘接层；

24、将第二微晶玻璃覆盖于所述发热层和所述粘接层之上，进行固化处理，制备所述微晶玻璃发热板。

25、在其中一个实施例中，满足以下条件中的一个或多个：

26、（1）所述固化处理的温度为200℃~250℃；

27、（2）所述固化处理的时间为50min~60min。

28、在其中一个实施例中，使含有石墨烯和玻璃粉的发热油墨覆盖于第一微晶玻璃之上的方法包括丝网印刷法、刮涂法、刷涂法、旋涂法和喷涂法中的一种或多种。

29、在其中一个实施例中，所述发热油墨还包括粘结剂、分散剂、消泡剂和流平剂。

30、在其中一个实施例中，所述发热油墨包括如下质量份的原料：

31、所述玻璃粉      20份~40份、

32、所述石墨烯      5份~20份、

33、所述粘结剂      40份~60份、

34、所述分散剂      1份~5份、

35、所述消泡剂      0.1份~1份、以及

36、所述流平剂      0.1份~1份。

37、本申请第二方面，提供一种微晶玻璃发热板，其采用上述所述的微晶玻璃发热板的制备方法制得。

38、本申请第三方面，提供一种加热装置，其包括上述所述的微晶玻璃发热板。

39、本申请具有以下有益效果：

40、本申请以第一微晶玻璃为发热板的基板，相较于普通玻璃和石英玻璃，第一微晶玻璃的热膨胀系数和软化点与玻璃粉较为接近，机械强度高，热稳定性好，与玻璃粉的热熔结合强度更高，制得的发热板的结合强度更好。在烧结过程中，通过对升温时间、保温时间和烧结温度等参数的控制，可以防止石墨烯在高温有氧的环境中发生热氧化，避免发热板的电阻升高而降低发热性能，并且有利于促使玻璃粉与第一微晶玻璃之间进行热熔结合，从而提升发热板的结合强度。此外，通过封装处理，可以避免石墨烯在发热过程中发生热氧化，防止发热性能的大幅度衰减；通过梯度升温处理和梯度降温处理，可以防止因热膨胀系数的差异而导致发热层脱落或破裂。故本申请提供的制备方法能够获得发热性能稳定、结合强度好的微晶玻璃发热板，其可以在500℃的发热温度下持续发热12个月，并且发热性能不衰减。

技术特征：

1.一种微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为540℃~560℃。

3.如权利要求2所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，所述玻璃粉满足以下条件中的一个或多个：

4.如权利要求1~3任一项所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，所述梯度升温处理包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，所述梯度降温处理的降温速率为50℃/h~200℃/h。

6.如权利要求1~3任一项所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，对所述发热层进行封装处理，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，满足以下条件中的一个或多个：

8.如权利要求1~3任一项所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，使含有石墨烯和玻璃粉的发热油墨覆盖于第一微晶玻璃之上的方法包括丝网印刷法、刮涂法、刷涂法、旋涂法和喷涂法中的一种或多种。

9.如权利要求1~3任一项所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，所述发热油墨还包括粘结剂、分散剂、消泡剂和流平剂。

10.如权利要求9所述的微晶玻璃发热板的制备方法，其特征在于，所述发热油墨包括如下质量份的原料：

11.一种微晶玻璃发热板，其特征在于，采用如权利要求1~10任一项所述的微晶玻璃发热板的制备方法制得。

12.一种加热装置，其特征在于，包括如权利要求11所述的微晶玻璃发热板。

技术总结
本申请涉及一种微晶玻璃发热板及其制备方法和加热装置。微晶玻璃发热板的制备方法包括以下步骤：使含有石墨烯和玻璃粉的发热油墨覆盖于第一微晶玻璃之上，形成液膜；对液膜进行烧结处理，形成发热层；对发热层进行封装处理，制备微晶玻璃发热板；其中，烧结处理包括以下步骤：通过梯度升温处理，使液膜升温至烧结温度，保温25min~35min，并进行梯度降温处理；烧结处理满足：（1）在高于400℃的温度下的升温时间不超过30min；（2）烧结温度比第一微晶玻璃的软化点低40℃~60℃；（3）烧结温度比玻璃粉的始熔温度高150℃~200℃。该方法可获得发热性能稳定、结合强度好的微晶玻璃发热板。

技术研发人员：潘智军,潘卓成,王勇
受保护的技术使用者：安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5