一种地暖用石墨烯电热板及其生产方法与流程

本发明属于地暖建筑工程技术领域，具体涉及一种地暖用石墨烯电热板及其生产方法。

背景技术：

在地暖的电热板供暖领域，低温电热板因其热转化率高，寿命长等特点渐渐为大众所喜爱。现在的电热板技术，主要分为碳晶电热板和碳纤维电热板，而碳晶电热板以其表面温差小，功率易于调节以及电热板内部附着力高，密封性好等特点为大众所喜爱。

现有技术电热板多是采用以石墨和炭黑为导电物质的电热板，因其自身的导电能力弱，附着力小等不利因素，以至于使现有技术碳晶电热板存在以下缺点：1)电热层附着力小，使电热板密封性差；2)电热板的热稳定性欠缺，电阻会随着使用时间增长而有变化；3)电热板的表面温差较大，超出七摄氏度以内的温差要求。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种更安全可靠的、具有更好的热稳定性及更好附着力的地暖用石墨烯电热板。相应的，本发明还提供了前述本发明的地暖用石墨烯电热板的生产方法。

本发明所采用的技术方案为：

本发明首先提供一种地暖用石墨烯电热板，主要由依次叠加的上层环氧树脂片、石墨烯发热层和下层环氧树脂片组成，所述下层环氧树脂片的前后两端分别设有第二金属片，所述第二金属片位于所述下层环氧树脂片贴近所述石墨烯发热层的表面，所述上层环氧树脂片的前后两端分别设有前线孔和后线孔，所述前线孔内穿设有与所述下层环氧树脂片前端的第二金属片电连接的电线，所述后线孔内穿设有与所述下层环氧树脂片后端的第二金属片电连接的电线。

作为优选，所述上层环氧树脂片主要由外框架和若干根支撑杆组成，所有所述支撑杆均并列设置于所述外框架内部，所有所述支撑杆的两端均分别与所述外框架的两端固定连接。

作为优选，所述外框架与支撑杆一体成型。

作为优选，所述支撑杆的两端均设置有第一金属片。

作为优选，所述上层环氧树脂片还包括连接金属条，所述前线孔内电线通过所述连接金属条与所述第一金属片电连接。

作为优选，所述第二金属片由铜箔制成。进一步优选，所述第一金属片和所述连接金属条也均由铜箔制成。

相应的，本发明还提供了一种生产前述本发明的地暖用石墨烯电热板的方法，主要步骤如下：按照所需形状结构分别制作下层环氧树脂片和上层环氧树脂片，将石墨烯流动体印刷在下层环氧树脂片的上表面，升温至180℃烘干石墨烯流动体形成石墨烯发热层，将上层环氧树脂片置于石墨烯发热层表面，在250℃条件下热压使上层环氧树脂片、石墨烯发热层和下层环氧树脂片热熔固定成一体，在上层环氧树脂片的前后两端打孔形成前线孔和后线孔，前线孔和后线孔内相应漏出下层环氧树脂片上表面前后端的第二金属片，将两段电线分别穿过前线孔和后线孔相应焊接在第二金属片上即得所述地暖用石墨烯电热板。

作为优选，所述石墨烯流动体主要由15重量份的石墨烯、35重量份的碳黑、30重量份的高分子树脂、18重量份的石墨、12重量份的溶剂以及8重量份的助剂混匀而得。溶剂可选为二乙二醇丁醚，亦可选用行业通用的其他适用溶剂。助剂包括但不限于石墨烯分散剂或炭黑分散剂，助剂亦可包括选用行业通用的其他适用助剂。

本发明在原有的碳晶电热板的技术上，通过引入具有优秀导热和导电性能的新材料------石墨烯进行突破。依靠石墨烯良好的导电性(电阻率只有10-⁸Ω·m(欧姆·米)，比银的电阻率还要低)，及异乎寻常的热导率(热导率达到5300W·m-¹·K-¹，比铜高10倍，比铝高25倍)的加成，使石墨烯与特定种类比例的炭黑、高分子树脂及石墨等组成一体，从而使获得的电热板性能参数有了较大地提高。采用建工部标准JG/T286-2010低温辐射电热膜对本发明的地暖用石墨烯电热板进行分析评定：本发明的地暖用石墨烯电热板，温度均匀性为3以内，优于标准的7以内，更是远远优于现有技术的电热板；本发明的地暖用石墨烯电热板热稳定性好，寿命在30万小时以上。

综上所述，本发明的有益效果为：本发明的地暖用石墨烯电热板的热稳定性好，在产品长期的使用过程中，产品的热功率非常稳定，最大限度地保障了消费者的使用安全。因石墨烯导电和导热好，所以电热板发热区的温度差一般在±3℃以内。石墨烯发热层附着力优良，从而使产品上下层的环氧树脂板热融合更好，进而使石墨烯电热板更不容易分层，安全性和防水性得到提高。同时，本发明的地暖用石墨烯电热板中增设的第二金属片，首先起到方便固定连接电线的作用，避免了电线直接与石墨烯发热层连接所带来的不稳定和不牢固；其次，由于石墨烯发热层是通过第二金属片间接与导线电源连通的，两端布设的第二金属片大大增加了第二金属片中电子与石墨烯发热层的接触面积，使得电流电子能够更快更均匀的遍布石墨烯发热层，即从接通电源到达到所需发热温度的速度更快，效率更高。同时，本发明的地暖用石墨烯电热板中增设的第一金属片能够进一步增加电源电子与石墨烯发热层的快速接触面积，进一步提升本发明的地暖用石墨烯电热板的发热速度和效率。同时，本发明的上层环氧树脂片由外框架和支撑杆组成的设计，能够起到保护石墨烯发热层的同时，石墨烯发热层部分直接与外界进行接触，发热散热效率更高。同时，本发明提供的生产方法生产地暖用石墨烯电热板效率高，产品稳定性高，性能好。

附图说明

图1是本发明实施例1中地暖用石墨烯电热板的结构示意图；

图2是本发明实施例2中地暖用石墨烯电热板的结构示意图。

图中：1为上层环氧树脂片，11为前线孔，12为支撑杆，13为第一金属片，14为连接金属条，15为后线孔；2为石墨烯发热层；3为下层环氧树脂片，31为第二金属片。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种地暖用石墨烯电热板，主要由依次叠加的上层环氧树脂片1、石墨烯发热层2和下层环氧树脂片3组成，所述下层环氧树脂片3的前后两端分别设有第二金属片31，所述第二金属片31位于所述下层环氧树脂片3贴近所述石墨烯发热层2的表面，所述上层环氧树脂片1的前后两端分别设有前线孔11和后线孔15，所述前线孔11内穿设有与所述下层环氧树脂片3前端的第二金属片31电连接的电线，所述后线孔15内穿设有与所述下层环氧树脂片3后端的第二金属片31电连接的电线。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供了一种地暖用石墨烯电热板，主要由依次叠加的上层环氧树脂片1、石墨烯发热层2和下层环氧树脂片3组成，所述下层环氧树脂片3的前后两端分别设有第二金属片31，所述第二金属片31位于所述下层环氧树脂片3贴近所述石墨烯发热层2的表面，所述上层环氧树脂片1的前后两端分别设有前线孔11和后线孔15，所述前线孔11内穿设有与所述下层环氧树脂片3前端的第二金属片31电连接的电线，所述后线孔15内穿设有与所述下层环氧树脂片3后端的第二金属片31电连接的电线。所述上层环氧树脂片1主要由外框架和若干根支撑杆12组成，所有所述支撑杆12均并列设置于所述外框架内部，所有所述支撑杆12的两端均分别与所述外框架的两端固定连接。

以下为对于本实施例2的进一步改进：

为了进一步方便生产，所述外框架与支撑杆12一体成型。

为了进一步提升本实施例的地暖用石墨烯电热板的发热速度和效率，所述支撑杆12的两端均设置有第一金属片13。

所述上层环氧树脂片1还包括连接金属条14，所述前线孔11内电线通过所述连接金属条14与所述第一金属片13电连接。

所述第二金属片31由铜箔制成。

所述第一金属片13和所述连接金属条14也均由铜箔制成。

实施例3：

本实施例具体提供一种前述实施例1和2所述地暖用石墨烯电热板的生产方法，步骤如下：称取15重量份的石墨烯、35重量份的碳黑、30重量份的高分子树脂、18重量份的石墨、12重量份的二乙二醇丁醚以及8重量份的石墨烯分散剂(在另一个对本实施例3的改进实例中，选用炭黑分散剂替代本实施例3中的石墨烯分散剂)混匀配制得到石墨烯流动体。按照所需形状结构分别制作下层环氧树脂片3和上层环氧树脂片1。使用丝网印刷将石墨烯流动体印刷在下层环氧树脂片3的上表面，升温至180℃烘干石墨烯流动体形成石墨烯发热层2，将上层环氧树脂片1置于石墨烯发热层2表面，在250℃条件下热压使上层环氧树脂片1、石墨烯发热层2和下层环氧树脂片3热熔固定成一体，在上层环氧树脂片1的前后两端打孔形成前线孔11和后线孔15，前线孔11和后线孔15内相应漏出下层环氧树脂片3上表面前后端的第二金属片31，将两段电线分别穿过前线孔11和后线孔15相应焊接在第二金属片31上即得所述地暖用石墨烯电热板。

采用建工部标准JG/T286-2010低温辐射电热膜技术对本实施例3所生产的地暖用石墨烯电热板进行分析评定：本实施例3所生产的地暖用石墨烯电热板的温度均匀性在3以内；进一步的产品分析测试得知，本实施例3所生产的地暖用石墨烯电热板热稳定性好，使用寿命在30万小时以上。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其细节上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。