CN101945507A - 特定频点远红外发热材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特定频点远红外发热材料及其制备方法，其特征是：采用PET基材，在以PET基材构成的绝缘板上形成有作为远红外辐射源的纳米复合材料层，纳米复合材料层是以其特定的发射率形成具有设定辐射频点的远红外辐射源，纳米复合材料层通过电极和焊盘引出电源导线。本发明能够实现对远红外线的辐射波长进行控制、以准确获得对人体最为有益的远红外线，促进人体健康。其功率散差小、耐高温、绝缘性能好、使用安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及远红外发热材料的制备方法，更具体地说是一种特定频点远红外发热材料的制备方法。
背景技术
红外线是在所有太阳光中最能够深入皮肤和皮下组织的一种射线，是太阳光中众多不可见光线的一种，分为近红外线、中红外线和远红外线，其中对人体健康最有益的远红外线，波长为4～15μm，通常被称为“生命光线”。
远红外线能量对机体病灶的生物效应不只是单一的物理作用，而是复杂的生物物理、生物化学和病理的综合反应过程。由于远红外线与人体内细胞分子的振动频率接近，“生命光线”渗入体内之后，便会引起人体细胞的原子和分子的共振，透过共鸣吸收，分子之间摩擦生热形成热反应，促使皮下深层温度上升，并使微血管扩张，加速血液循环，有利于清除血管囤积物及体内有害物质，将妨害新陈代谢的障碍清除，重新使组织复活，促进酵素生成，达到活化组织细胞、防止老化、强化免疫***的目的。所以远红外线对于血液循环和微循环障碍引起的多种疾病均具有改善和防治作用。
目前，远红外辐射源大多都是采用人造陶瓷、碳纤维等材料，但是这些材料在远红外辐射波长、辐射强度等方面是固有特性，不易改变。同时，目前广泛使用的远红外碳纤维加热板，缺少远红外特性的相应检测设备，对远红外的各项特性没能做相应检测，选用FR4单层基板为基材，基板不耐高温。另外，远红外碳纤维加热板采用普通碳浆印刷作为发热导体，普通碳浆在温度变化时方阻特性发生变化，导致其发热功率散差较大，目前市场上的远红外碳纤维加热板功率最大散差达到50％，最小散差也达到15％，且功率一致性很难保证。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种能够实现对远红外线的辐射波长及辐射强度进行控制、功率散差小、耐高温、绝缘性能好、使用安全可靠的特定频点远红外发热材料及其制备方法。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明特定频点远红外发热体的结构特点是采用PET基材，以顶层PET基材构成绝缘板，在底层PET基材上形成有作为远红外辐射源的纳米复合材料层，所述纳米复合材料层是以其特定的法向比辐射率形成具有设定辐射频点的远红外辐射源，所述纳米复合材料通过电极和焊盘引出电源导线；
所述特定的法向比辐射率为0.84-0.95；
所述远红外辐射源的辐射波长为4-15μm。
本发明特定频点远红外发热材料的特点也在于：
所述纳米复合材料层是以碳纳米管和二氧化硅纳米管为原料，配以适量辅料构成纳米复合浆料；所述辅料包括连接料、添加剂、固化剂、有机溶剂、表面处理剂、消泡剂和分散剂；
所述连接料为：过氯乙烯树脂、氯化聚丙烯或丙烯酸酯；
所述添加剂为：过硫酸盐、过硫酸钠或三乙胺盐酸盐；
所述固化剂为：苯酚、甲酚或乙二胺缩合物；
所述消泡剂为：聚二甲基硅氧烷或乳化硅油；
所述分散剂为：聚乙二醇或聚氧乙烯醚；
所述有机溶剂为：苯乙烯、三氯乙烯或乙烯乙二醇醚；
所述表面处理剂为：油酸、丙烯酸或苯甲酰胺。
所述纳米复合浆料原料组成为：
碳纳米管 5-15g
二氧化硅纳米管 5-20g
连接料 1-4g
添加剂 1-3g
固化剂 2-4g
消泡剂 1-3g
分散剂 1-3g
有机溶剂 10-200ml
表面处理剂 1-3g
所述纳米复合浆料的制备按如下步骤进行：
a、将5-15g的碳纳米管粉末用粉末粉碎机进行粉碎至面粉状之后，溶解到5-100ml的有机溶剂中，搅拌得到碳纳米管溶液；
b、用5-100ml的有机溶剂溶解1-3g的表面处理剂，得到表面处理剂溶液，再向表面处理剂溶液中加入5-20g的二氧化硅纳米管，在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，分离有机溶剂即制得经表面处理的二氧化硅纳米管；
c、将步骤a得到的碳纳米管溶液和步骤b得到的表面处理的二氧化硅纳米管混合，同时添加1-4g的连接料、1-3g的添加剂、2-4g的固化剂、1-3g的消泡剂和1-3g的分散剂，搅拌15-20小时之后，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物；
d、将步骤c得到的二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，减压法分离并回收有机溶剂，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的纳米复合浆料。
本发明所述特定频点远红外发热材料的制备方法的特点是首先通过热压的方式将电极融合在PET基材上，然后，将纳米复合浆料平行印刷在所述PET基材上，形成与电极相连接的纳米复合材料层，所述电极通过与其相连接的焊盘引出。
所述特定频点远红外发热材料的制备方法的特点也在于所述纳米复合材料层为平行的多道条带，各道条带并联设置在一对电极之间。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明采用纳米复合材料作为远红外辐射源，通过改变纳米复合浆料的法向比辐射率等性能，即可实现对远红外线的辐射波长的控制，使发热材料能够辐射出对人体最为有益的远红外线，促进人体健康，并能减小功率散差、增大功率。
2、本发明采用PET基材为绝缘板，具有很好的耐高温性能，散热均匀、抗老化、耐磨、绝缘性能好、安全可靠，可广泛应用于干蒸房等设备中。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中标号：1a绝缘板、1b底层PET基材、2电极、3纳米复合材料层、4焊盘。
具体实施方式
本实施例采用PET基材，以顶层PET基材构成绝缘板1a，在底层PET基材1b上印刷电极和纳米复合材料。纳米复合材料层3是以其特定的法向比辐射率形成具有设定辐射频点的远红外辐射源，纳米复合材料3通过电极2和焊盘4引出电源导线。
具体实施中，纳米复合材料层3是以碳纳米管和二氧化硅纳米管为原料，配以适量辅料构成纳米复合浆料；辅料包括连接料、添加剂、固化剂、有机溶剂、表面处理剂、消泡剂和分散剂。
连接料可以为：过氯乙烯树脂、氯化聚丙烯或丙烯酸酯；
添加剂可以为：过硫酸盐、过硫酸钠或三乙胺盐酸盐；
固化剂可以为：苯酚、甲酚或乙二胺缩合物；
消泡剂可以为：聚二甲基硅氧烷或乳化硅油；
分散剂可以为：聚乙二醇或聚氧乙烯醚；
有机溶剂可以为：苯乙烯、三氯乙烯或乙烯乙二醇醚；
表面处理剂可以为：油酸、丙烯酸或苯甲酰胺。
设置纳米复合浆料原料组成为：
碳纳米管 5-15g
二氧化硅纳米管 5-20g
连接料 1-4g
添加剂 1-3g
固化剂 2-4g
消泡剂 1-3g
分散剂 1-3g
有机溶剂 10-200ml
表面处理剂 1-3g
纳米复合浆料的制备按如下步骤进行：
a、将5-15g的碳纳米管粉末用粉末粉碎机进行粉碎至面粉状之后，溶解到5-100ml的有机溶剂中，搅拌得到碳纳米管溶液。
b、用5-100ml的有机溶剂溶解1-3g的表面处理剂，得到表面处理剂溶液，再向表面处理剂溶液中加入5-20g的二氧化硅纳米管，在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，分离有机溶剂即制得经表面处理的二氧化硅纳米管。
c、将步骤a得到的碳纳米管溶液和步骤b得到的表面处理的二氧化硅纳米管混合，同时添加1-4g的连接料、1-3g的添加剂、2-4g的固化剂、1-3g的消泡剂和1-3g的分散剂，搅拌15-20小时之后，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物。
d、将步骤c得到的二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，减压法分离并回收有机溶剂，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的纳米复合浆料。
本实施例中特定频点远红外发热材料的制备方法首先通过热压的方式将电极2融合在底层PET基材1b上，然后，将纳米复合浆料平行印刷在底层PET基材1b上，形成与电极2相连接的纳米复合材料层3，电极2通过与其相连接的焊盘4引出。
纳米复合材料层3为平行的多道条带，各道条带并联设置在一对电极之间。
实施例1：
首先将6g的碳纳米管粉末用粉末粉碎机进行粉碎至面粉状之后，溶解到100ml的苯乙烯中，搅拌得到碳纳米管溶液。
然后将3g的油酸溶解到100ml的苯乙烯中，得到油酸溶液，将6g的二氧化硅纳米管加入到油酸溶液中，在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，分离苯乙烯即制得经表面处理的二氧化硅纳米管。
最后将第一步得到的碳纳米管溶液和第二步得到的表面处理的二氧化硅纳米管混合，同时添加2g的过氯乙烯树脂、1g的过硫酸盐、2g的苯酚、2g的聚二甲基硅氧烷和2g的聚乙二醇，搅拌15-20小时之后，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物。将预混物在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，减压法分离并回收有机溶剂，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的纳米复合浆料。随后表1给出法向比辐射率及波长。
实施例2
首先将10g的碳纳米管粉末用粉末粉碎机进行粉碎至面粉状之后，溶解到100ml的乙烯乙二醇醚中，搅拌得到碳纳米管溶液。
然后将3g的丙烯酸溶解到100ml的乙烯乙二醇醚中，得到丙烯酸溶液，将14g的二氧化硅纳米管加入到丙烯酸溶液中，在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，分离有机溶剂即制得经表面处理的二氧化硅纳米管。
最后将第一步得到的碳纳米管溶液和第二步得到的表面处理的二氧化硅纳米管混合，同时添加2g的氯化聚丙烯、1g的过硫酸钠、2g的甲酚、2g的乳化硅油和2g的聚氧乙烯醚，搅拌15-20小时之后，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物。将预混物在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，减压法分离并回收有机溶剂，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的纳米复合浆料。随后表1给出法向比辐射率及波长。
实施例3
首先将14g的碳纳米管粉末用粉末粉碎机进行粉碎至面粉状之后，溶解到100ml的三氯乙烯中，搅拌得到碳纳米管溶液。
然后将3g的苯甲酰胺溶解到100ml的三氯乙烯，得到苯甲酰胺溶液，将18g的二氧化硅纳米管加入到苯甲酰胺溶液中，在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，分离有机溶剂即制得经表面处理的二氧化硅纳米管。
最后将第一步得到的碳纳米管溶液和第二步得到的表面处理的二氧化硅纳米管混合，同时添加2g的丙烯酸酯、1g的三乙胺盐酸盐、2g的乙二胺缩合物、2g的乳化硅油和2g的聚氧乙烯醚，搅拌15-20小时之后，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物。将预混物在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，减压法分离并回收有机溶剂，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的纳米复合浆料。结果如表1所示
根据本发明所得的实施例的结果可见，在本发明中通过不同的原料配比，能够得到具有不同法向比辐射率的纳米复合浆料，纳米复合浆料作为远红线辐射源，辐射出不同波长的远红外线。通过调整纳米复合浆料的法向比辐射率，得到期望的辐射波长。
具有特定发射率的纳米复合浆料作为远红外辐射源，能够辐射出设定辐射频点的远红外线，以准确获得对人体最为有益的远红外线，促进人体健康。
Claims (6)
1.特定频点远红外发热体，其特征是：采用PET基材，以顶层PET基材构成绝缘板(1a)，在底层PET基材(1b)上形成有作为远红外辐射源的纳米复合材料层(3)，所述纳米复合材料层(3)是以其特定的法向比辐射率形成具有设定辐射频点的远红外辐射源，所述纳米复合材料(3)通过电极(2)和焊盘(4)引出电源导线；
所述特定的法向比辐射率为0.84-0.95；
所述远红外辐射源的辐射波长为4-15μm。
2.根据权利要求1所述的特定频点远红外发热材料，其特征是所述纳米复合材料层(3)是以碳纳米管和二氧化硅纳米管为原料，配以适量辅料构成纳米复合浆料；所述辅料包括连接料、添加剂、固化剂、有机溶剂、表面处理剂、消泡剂和分散剂；
所述连接料为：过氯乙烯树脂、氯化聚丙烯或丙烯酸酯；
所述添加剂为：过硫酸盐、过硫酸钠或三乙胺盐酸盐；
所述固化剂为：苯酚、甲酚或乙二胺缩合物；
所述消泡剂为：聚二甲基硅氧烷或乳化硅油；
所述分散剂为：聚乙二醇或聚氧乙烯醚；
所述有机溶剂为：苯乙烯、三氯乙烯或乙烯乙二醇醚；
所述表面处理剂为：油酸、丙烯酸或苯甲酰胺。
3.根据权利要求2所述的特定频点远红外发热材料，其特征是所述纳米复合浆料原料组成为：
碳纳米管 5-15g
二氧化硅纳米管 5-20g
连接料 1-4g
添加剂 1-3g
固化剂 2-4g
消泡剂 1-3g
分散剂 1-3g
有机溶剂 10-200ml
表面处理剂 1-3g。
4.根据权利要求3所述的特定频点远红外发热材料，其特征是所述纳米复合浆料的制备按如下步骤进行：
a、将5-15g的碳纳米管粉末用粉末粉碎机进行粉碎至面粉状之后，溶解到5-100ml的 有机溶剂中，搅拌得到碳纳米管溶液；
b、用5-100ml的有机溶剂溶解1-3g的表面处理剂，得到表面处理剂溶液，再向表面处理剂溶液中加入5-20g的二氧化硅纳米管，在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，分离有机溶剂即制得经表面处理的二氧化硅纳米管；
c、将步骤a得到的碳纳米管溶液和步骤b得到的表面处理的二氧化硅纳米管混合，同时添加1-4g的连接料、1-3g的添加剂、2-4g的固化剂、1-3g的消泡剂和1-3g的分散剂，搅拌15-20小时之后，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物；
d、将步骤c得到的二氧化硅纳米管和碳纳米管的预混物在20～2000kHz超声波作用下分散5～500分钟，减压法分离并回收有机溶剂，得到二氧化硅纳米管和碳纳米管的纳米复合浆料。
5.一种权利要求1所述的特定频点远红外发热材料的制备方法，其特征是首先通过热压的方式将电极(2)融合在PET基材上，然后，将纳米复合浆料平行印刷在所述PET基材上，形成与电极(2)相连接的纳米复合材料层(3)，所述电极(2)通过与其相连接的焊盘(4)引出。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是所述纳米复合材料层(3)为平行的多道条带，各道条带并联设置在一对电极之间。
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