一种碳纤维布发热片的制备方法与流程

本发明涉及医疗、纺织和运动装备技术领域，具体为一种碳纤维布发热片的制备方法。

背景技术：

发热片是一种片状会发热的电热元件，发热片利用云母板(云母片)良好的绝缘性能和其耐高温性能，它以云母板(片)为骨架和绝缘层，辅以镀锌板或不锈钢板作支持保护，可做成板状、片状、圆柱状、圆锥状、筒状、圆圈状等各种片型状的加热器件，正常表面负荷2.5-3w，可耐温500℃，热片是专门将电能转化为热能的片状电器元件,由于其价格便宜、使用方便、安装方便、无污染、被广泛使用在各种加热场合，生产电热元件的厂家及品牌也有很多，发热片的使用寿命都很长，一般设计使用寿命有5000多小时，一些远红外辐射加热元件，可以有5个取暖季节的寿命。

以前，大多数发热材料采用镍铬合金、钨丝、钼丝或碳纤维丝，而这些材料容易被氧化或者造成电压过高而局部被烧断，容易引发火灾且不安全，用碳纤维丝制成的发热片，若碳纤维丝某一处断裂，发热片就不能正常使用或报废。

近十几年来，随着碳材料的出现，特别是碳纤维复合材料大量的推广和应用，应用于航空航天、轨道交通、医疗器械等行业，但是把碳纤维作为发热材料的很少，本发明是把经过特殊工艺制作的碳纤维导电布与纺织行业常规布相结合，制成碳纤维布发热片，此发热片可使用不高于人体36v的电压，安全且迅速发热，解决了之前传统发热片使用寿命短且不安全问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种碳纤维布发热片的制备方法，解决了传统的发热片发热不均匀、使用寿命短且不安全的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种碳纤维布发热片的制备方法，具体包括以下步骤：

s1、首先选取多个碳纤维束，然后将多个碳纤维束交叉编织成带形状导电碳纤维布，多个纤维束的形成是经过石墨化高温处理的非连续纤维形成；

s2、先把第一保护层与带形状导电碳纤维布用以热塑性聚氨酯弹性体橡胶粘合在一起，需平整，再利用涂刷工具将导电银浆或导弹碳浆平整涂覆与带形状导电碳纤维布两边端10-15公分的位置；

s3、然后把涂好的发热片放置于烘箱中，用以70-90℃的温度，烘干25-30min，再把导电联接件缝制在带形状导电碳纤维布两边端10-15公分的位置上面；

s4、之后把第一导线和第二导线分别对应焊接在第一端点和第二端点上，同时在第一导线与第一端点之间连接温控开关，并将第三导线和第四导线分别与温度传感器和温度控制器相连接；

s5、然后将温度传感器和温控开关分别缝制于带形状导电碳纤维布上，将温度控制器通过导线与电源适配器进行连接；

s6、最后用热塑性聚氨酯弹性体橡胶把第二保护层与之前做好的发热品粘合在一起，即可完成整个碳纤维布发热片的制备。

优选的，碳纤维布发热片包括：带形状导电碳纤维布、第一导线、第二导线、第三导线、第四导线、第一保护层、第二保护层、温度传感器、温控开关、导电联接件、温度控制器和电源适配器，且带形状的导电碳纤维布上分别设置有第一端点和第二端点。

优选的，所述步骤s2和步骤s6中将带形状导电碳纤维布用高拉力或强韧性材料夹与两保护层中间，此高拉力材料或强韧性材料为耐热温度高于150℃的热塑性聚氨酯弹性体橡胶，能够适用于发热片的热塑性聚氨酯弹性体橡胶均可使用于本发明中，以粘合带形状碳纤维布与第一保护层和第二保护层。

优选的，所述步骤s1中带形状导电碳纤维布为聚丙烯腈碳纤维布或者石墨化碳纤维布中的一种。

优选的，所述步骤s4中温控开关的型号为ksd9700，只要具有过热保护功能，均可以用于本发明中，温度开关的体积不能大于15mm，厚度不大于2mm，温度开关的温度要视设计的发热片采用的电压或电流来选型，且温度传感器的型号为ds18b20。

优选的，所述步骤s5中温度控制器的型号为tc100，且电源适配器的型号为xve-120100。

优选的，所述步骤s2中第一保护层为绒布，第一保护层采用的只要对人体皮肤无过敏反应、无有害物质都可以用于本发明中作为第一保护层。

优选的，所述步骤s4中温度传感器是采用精度为1％的10k热敏电阻，具有温度传感功能的热敏电阻均可以使用于本发明中，作为温度传感器，这样显示的温度较为准确，用户在使用发热片的过程不会有被高温或低温烫伤的事故发生。

优选的，所述步骤s3中导电联接件是采用厚度为0.002-0.004um的铜箔，只要是能够导电速率快、电阻小的导电材料均可用于本发明中用于导电联结件材料。

优选的，所述步骤s2中粘结剂为含有60-95％重量的导电银浆或含碳量在80-95％导电碳浆中的一种，任何具有导电性能的粘胶剂皆可用于本发明中，以连接带形状碳纤维布与第一导线和第二导线，该导电浆的主要成分是银或碳。

把带形状导电碳纤维布作为发热片材料的实施方式中，发热材料要具有0.001-10000ω的表面电阻，重量在5-1000g，以及厚度为0.005-10mm，单根导电丝束1-50k之间。

(三)有益效果

本发明提供了一种碳纤维布发热片的制备方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该碳纤维布发热片的制备方法，具体包括以下步骤：s1、首先选取多个碳纤维束，然后将多个碳纤维束交叉编织成带形状导电碳纤维布，多个纤维束的形成是经过石墨化高温处理的非连续纤维形成，s2、先把第一保护层与带形状导电碳纤维布用以热塑性聚氨酯弹性体橡胶粘合在一起，需平整，再利用涂刷工具将导电银浆或导弹碳浆平整涂覆与带形状导电碳纤维布两边端10-15公分的位置，s3、然后把涂好的发热片放置于烘箱中，用以70-90℃的温度，烘干25-30min，再把导电联接件缝制在带形状导电碳纤维布两边端10-15公分的位置上面，s4、之后把第一导线和第二导线分别对应焊接在第一端点和第二端点上，同时在第一导线与第一端点之间连接温控开关，并将第三导线和第四导线分别与温度传感器和温度控制器相连接，s5、然后将温度传感器和温控开关分别缝制于带形状导电碳纤维布上，将温度控制器通过导线与电源适配器进行连接，s6、最后用热塑性聚氨酯弹性体橡胶把第二保护层与之前做好的发热品粘合在一起，即可完成整个碳纤维布发热片的制备，通过把经过特殊工艺制作的碳纤维导电布与纺织行业常规布相结合，制成碳纤维布发热片，此发热片可使用不高于人体36v的电压，安全且迅速发热，很好的解决了之前传统发热片使用寿命短且不安全问题，同时通过在碳纤维布发热片两端通过导电材料与导线相连接，且温度常闭开关且其经由高拉力或强韧性材料夹于两保护层中间，然后视所需要的产品尺寸大小，利用裁剪将导电碳纤维布制成各种图案，该碳纤维布发热片系轻薄、柔软且易折曲、发热均匀，可以很广泛的应用于医疗、纺织、运动装备领域。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明带形状导电碳纤维布、第一保护层和第二保护层的剖面结构示意图。

图中，1带形状导电碳纤维布、2第一导线、3第二导线、4第三导线、5第四导线、6第一保护层、7第二保护层、8温度传感器、9温控开关、10导电联接件、11温度控制器、12电源适配器、13第一端点、14第二端点。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种碳纤维布发热片，碳纤维布发热片包括：带形状导电碳纤维布1、第一导线2、第二导线3、第三导线4、第四导线5、第一保护层6、第二保护层7、温度传感器8、温控开关9、导电联接件10、温度控制器11和电源适配器12，且带形状的导电碳纤维布1上分别设置有第一端点13和第二端点14。

一种碳纤维布发热片的制备方法，具体包括以下实施例：

实施例1

s1、首先选取多个碳纤维束，然后将多个碳纤维束交叉编织成带形状导电碳纤维布1，多个纤维束的形成是经过石墨化高温处理的非连续纤维形成，带形状导电碳纤维布1为石墨化碳纤维布；

s2、先把第一保护层6与带形状导电碳纤维布1用以热塑性聚氨酯弹性体橡胶粘合在一起，需平整，再利用涂刷工具将导电银浆或导弹碳浆平整涂覆与带形状导电碳纤维布1两边端13公分的位置，第一保护层6为绒布，粘结剂为含有80％重量的导电银浆；

s3、然后把涂好的发热片放置于烘箱中，用以80℃的温度，烘干27min，再把导电联接件10缝制在带形状导电碳纤维布1两边端13公分的位置上面，导电联接件10是采用厚度为0.003um的铜箔；

s4、之后把第一导线2和第二导线3分别对应焊接在第一端点13和第二端点14上，同时在第一导线2与第一端点13之间连接温控开关9，并将第三导线4和第四导线5分别与温度传感器8和温度控制器11相连接，温控开关9的型号为ksd9700，且温度传感器8的型号为ds18b20，温度传感器8是采用精度为1％的10k热敏电阻；

s5、然后将温度传感器8和温控开关9分别缝制于带形状导电碳纤维布1上，将温度控制器11通过导线与电源适配器12进行连接，温度控制器11的型号为tc100，且电源适配器12的型号为xve-120100；

s6、最后用热塑性聚氨酯弹性体橡胶把第二保护层7与之前做好的发热品粘合在一起，即可完成整个碳纤维布发热片的制备，将带形状导电碳纤维布1用高拉力或强韧性材料夹与两保护层中间，此高拉力材料或强韧性材料为耐热温度高于150℃的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。

实施例2

s1、首先选取多个碳纤维束，然后将多个碳纤维束交叉编织成带形状导电碳纤维布1，多个纤维束的形成是经过石墨化高温处理的非连续纤维形成，带形状导电碳纤维布1为聚丙烯腈碳纤维布；

s2、先把第一保护层6与带形状导电碳纤维布1用以热塑性聚氨酯弹性体橡胶粘合在一起，需平整，再利用涂刷工具将导电银浆或导弹碳浆平整涂覆与带形状导电碳纤维布1两边端10公分的位置，第一保护层6为绒布，粘结剂为含碳量在88％导电碳浆；

s3、然后把涂好的发热片放置于烘箱中，用以70℃的温度，烘干25min，再把导电联接件10缝制在带形状导电碳纤维布1两边端10公分的位置上面，导电联接件10是采用厚度为0.002um的铜箔；

s4、之后把第一导线2和第二导线3分别对应焊接在第一端点13和第二端点14上，同时在第一导线2与第一端点13之间连接温控开关9，并将第三导线4和第四导线5分别与温度传感器8和温度控制器11相连接，温控开关9的型号为ksd9700，且温度传感器8的型号为ds18b20，温度传感器8是采用精度为1％的10k热敏电阻；

s5、然后将温度传感器8和温控开关9分别缝制于带形状导电碳纤维布1上，将温度控制器11通过导线与电源适配器12进行连接，温度控制器11的型号为tc100，且电源适配器12的型号为xve-120100；

s6、最后用热塑性聚氨酯弹性体橡胶把第二保护层7与之前做好的发热品粘合在一起，即可完成整个碳纤维布发热片的制备，将带形状导电碳纤维布1用高拉力或强韧性材料夹与两保护层中间，此高拉力材料或强韧性材料为耐热温度高于150℃的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。

实施例3

s1、首先选取多个碳纤维束，然后将多个碳纤维束交叉编织成带形状导电碳纤维布1，多个纤维束的形成是经过石墨化高温处理的非连续纤维形成，带形状导电碳纤维布1为石墨化碳纤维布；

s2、先把第一保护层6与带形状导电碳纤维布1用以热塑性聚氨酯弹性体橡胶粘合在一起，需平整，再利用涂刷工具将导电银浆或导弹碳浆平整涂覆与带形状导电碳纤维布1两边端15公分的位置，第一保护层6为绒布，粘结剂为含有60％重量的导电银浆；

s3、然后把涂好的发热片放置于烘箱中，用以90℃的温度，烘干30min，再把导电联接件10缝制在带形状导电碳纤维布1两边端15公分的位置上面，导电联接件10是采用厚度为0.004um的铜箔；

s4、之后把第一导线2和第二导线3分别对应焊接在第一端点13和第二端点14上，同时在第一导线2与第一端点13之间连接温控开关9，并将第三导线4和第四导线5分别与温度传感器8和温度控制器11相连接，温控开关9的型号为ksd9700，且温度传感器8的型号为ds18b20，温度传感器8是采用精度为1％的10k热敏电阻；

s5、然后将温度传感器8和温控开关9分别缝制于带形状导电碳纤维布1上，将温度控制器11通过导线与电源适配器12进行连接，温度控制器11的型号为tc100，且电源适配器12的型号为xve-120100；

s6、最后用热塑性聚氨酯弹性体橡胶把第二保护层7与之前做好的发热品粘合在一起，即可完成整个碳纤维布发热片的制备，将带形状导电碳纤维布1用高拉力或强韧性材料夹与两保护层中间，此高拉力材料或强韧性材料为耐热温度高于150℃的热塑性聚氨酯弹性体橡胶。

本发明中，以裁剪方式提供该带形状导电碳纤维布1，故该带形状导电碳纤维布1可以视需要裁剪成任何图案。

综上所述

本发明通过把经过特殊工艺制作的碳纤维导电布与纺织行业常规布相结合，制成碳纤维布发热片，此发热片可使用不高于人体36v的电压，安全且迅速发热，很好的解决了之前传统发热片使用寿命短且不安全问题，同时通过在碳纤维布发热片两端通过导电材料与导线相连接，且温度常闭开关且其经由高拉力或强韧性材料夹于两保护层中间，然后视所需要的产品尺寸大小，利用裁剪将导电碳纤维布制成各种图案，该碳纤维布发热片系轻薄、柔软且易折曲、发热均匀，可以很广泛的应用于医疗、纺织、运动装备领域。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。