CN111473400A - 一种石墨烯电热画的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯电热画的制备方法，包括制备石墨烯发热体层、在保温层上叠合红外反射层，然后将装饰画、石墨烯发热体、红外反射‑保温板按照由表及里的顺序组装。本发明方法制备的电热画增加了正向电‑热辐射效率，减少了热量损失，远红外辐射效率高，增加发热体与发热画装饰层之间的能量转移效率，提高了红外辐射能量从发热体转移至电热画装饰层的效率，提升了在较远距离的人体温感，改善了人体远红外理疗体验，而且电热画取暖效果增强，提高了能源的利用效率，节能环保。
Description
技术领域
本发明属于电热取暖产品制造领域，涉及新型石墨烯材料在电热取暖画领域的应用，具体涉及采用新型石墨烯材料制造具有取暖和远红外保健双重功能的远红外电热采暖画的结构和方法。
背景技术
近年来，电采暖技术和市场发展迅速，特别是在国家北方煤改电政策支持下，越来越多的电采暖设备进入寻常百姓家庭，满足了北方家庭采暖季安全、高效的采暖需求，也为北方主要城市的空气质量持续改善提供了重要产品和技术支撑。
石墨烯是近年来发展起来的重大战略新兴材料，具有导热、导电性好的显著优势，在诸多电子产品中逐步获得应用。在电采暖领域，石墨烯也逐步发挥了其材料优势，在电采暖发热体中逐步在取代传统碳晶发热体，形成石墨烯材料独特的技术优势。
在所有电采暖产品中，电热画(发热画)是一种极具市场前景的产品，因其将采暖与家庭室内装饰进行了有机结合，即在功能性和美学特性上与其它取暖产品相比，具有独特的优势。另外，电热画不占用室内空间，具有良好的远红外理疗特性，越来越受到市场的认可和欢迎。
目前石墨烯电热画在应用过程中，有一个普遍性存在的问题，即电热画装饰层的法向热辐射效率不高，导致人体在远离电热画(1米之外)后，人体的体感温度显著下降，电热画的取暖效果大打折扣，这导致了电热画在采暖应用中体验性不好，限制了电热画的更大规模应用。电热画法向热辐射效率不高存在如下两个原因：一是电热画由于考虑安全问题，无法采用大功率密度的发热体，导致从画表面辐射的远红外线功率密度较低；二是为保证装饰层的安全性(如防高温烫伤、防漏电等)，市场上电热画在结构设计上，装饰层与发热体之间通过空气实现自然隔离(如图1)，具有良好的表面绝缘和防表面过热性能，因此发热体和画之间存在热阻，发热体能量主要通过热辐射形式为装饰层所吸收，因而发热体的能量不能及时传递至电热画装饰层，导致发热体温度升高和装饰层正面远红外辐射效率不高、升温速度较慢的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有电热画存在的发热体的能量不能及时传递至电热画装饰层，虽然发热体温度升高，但是装饰层正面远红外辐射效率不高、升温速度较慢的技术问题，提供一种石墨烯电热画及其制备方法，本发明的石墨烯电热画的远红外辐射效率高，增加发热体与发热画装饰层之间的能量转移效率，提高了红外辐射能量从发热体转移至电热画装饰层的效率，现在改善发热画取暖和远红外理疗功效。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种石墨烯发热画的制备方法，包括如下步骤：
A)制备石墨烯发热体层
A-1)在第一绝缘板的表面涂覆石墨烯发热浆料后进行烘烤处理，在绝缘板的表面形成石墨烯发热膜层；
A-2)在石墨烯发热膜层的表面印刷银浆，银浆与石墨烯发热膜层搭接成一体，然后进行烘烤处理，形成银浆干膜，制成银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板；
A-3)在第二块绝缘板表面涂布胶黏剂，并与步骤2)制备的银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板进行压合处理，使得石墨烯发热膜层夹在两块绝缘板的中间，制得石墨烯发热体层，同时，在第二缘板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，用于连接银浆和引出外接电源线；
B)制备红外反射-保温板
通过粘接、涂布、印刷或气相沉积法的方式在保温板的一侧的表面覆盖红外反射层，其中所述红外反射层为铝、银、铜、聚乙烯(PE)、玻璃纤维或PET薄膜，制得红外反射-保温板；
C)组装
采用金属框架将装饰画、石墨烯发热体、红外反射-保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，所述红外反射-保温板的红外反射层朝向所述石墨烯发热体层。
其中，步骤A-1)中所述石墨烯发热浆料包括石墨烯发热原料和辅助助剂，其中石墨烯发热原料与辅助助剂的重量份配比为100：(10-80)，优选为100：60。
特别是，所述石墨烯发热原料为石墨烯；或石墨烯与碳纳米管、石墨炔、炭黑、石墨粉、金属纳米线、树脂中的一种组成的混合物。
尤其是，所述辅助助剂包括树脂、溶剂、增稠剂、分散剂，其中所述树脂为丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂、无机硅树脂、有机硅树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、氟碳树脂中的一种或多种；所述溶剂为水、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、异丙醇、乙醇、乙二醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己烷、甲苯、二甲苯中的一种或多种；所述增稠剂为聚异乙烯、乙基纤维素、硝基纤维素、聚己烯乙醇、苯乙烯中的一种或多种；所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、十二烷基硫酸钠(SDS)和羧甲基纤维素(CMC)中的一种或多种。
特别是，所述树脂、溶剂、增稠剂、分散剂的重量份配比为100：(10-90)：(0.5-5)：(0.5-5)。
其中，所述石墨烯发热膜层的厚度为10-200μm，优选为50μm。
特别是，步骤A-1)、A-3)中所述绝缘板选择玻璃纤维板或云母板；步骤A-1)中所述烘烤处理的温度为140-160℃，优选为150℃；烘烤时间为50-90min，优选为60min。
尤其是，采用涂布、印刷或气相沉积法(化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD)的方式在绝缘板的表面涂覆石墨烯发热浆料。
其中，步骤A-2)中所述烘烤处理的温度为120-160℃，优选为150℃；烘烤时间为50-90min，优选为60min。
特别是，步骤A-2)中所述银浆干膜的厚度为10-50μm(优选为20-30μm，进一步优选为25μm)。
特别是，步骤A-3)中在进行压合处理之前，在两个过孔位置银浆表面，分别放置厚度为12-500μm的铜片作为接线端子，铜片尺寸大于过孔直径3-10mm，压合后铜片被封装于两片绝缘板之间。
其中，步骤B)中所述保温板为玻镁板、聚氨酯保温板、挤塑板(XPS)中的一种，优选为玻镁板。
特别是，所述红外反射层的厚度为0.1-1000μm，优选为10-200μm，进一步优选为100μm。
尤其是，所述红外反射层优选为铝、银或铜薄膜。
特别是，所述气相沉积法选择化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD。
其中，步骤C)中，相邻两层之间间隔距离为3-15mm，优选为5mm。即由表及里的表层装饰画、石墨烯发热体、保温板之间，相邻两层之间的间隔距离为3-15mm，优选为5mm。
特别是，所述表层装饰画选择耐高温画布或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基材，通过UV喷绘机在基材表面喷绘装饰画图案。
特别是，还包括A-3-1)，将外接电源线与银浆电极采用焊接或铆接的形式进行连接，并在过孔位置进行绝缘处理。发热体最终由两层玻璃纤维板、石墨烯发热层和银浆电极构成，总厚度为3mm。
尤其是，在外界电源线上设置温控器、插座，用于控制石墨烯发热层通断电和控制石墨烯发热层的温度，提高电热画的使用安全性。
特别是，所述电热画总厚度为0.5-5cm，优选为1cm。
特别是，还包括步骤A-4)制备红外增强-石墨烯发热体，在石墨烯发热体层的绝缘板的表面涂覆红外增强浆料后进行烘烤处理，红外增强浆料固化形成红外增强层，制得红外增强-石墨烯发热体；最后在组装过程中，采用金属框架将装饰画、石红外增强-墨烯发热体、红外反射-保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，所述红外增强-石墨烯发热体的红外增强层朝向装饰画；红外反射-保温板的红外反射层朝向所述红外增强-石墨烯发热体层。
其中，所述红外增强浆料包括红外增强材料和粘接剂，其中红外增强材料与粘接剂的重量份配比为(10-30):(70-90)，优选为20:80。
特别是，所述红外增强材料为石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、金属氧化物、氧化硅、碳化硅、碳化硼、硅酸钠、硅酸铝中的一种或多种。
尤其是，所述微纳米碳材料为金刚石、类金刚石、石墨烯、石墨炔、炭黑或碳纳米管；所述金属氧化物为氧化铁、氧化镍、氧化铬、氧化铜、氧化锰、氧化钴或氧化铝。
特别是，所述红外增强层材料为碳化硅、石墨烯、氧化硅或石墨中的一种或多种。
尤其是，所述红外增强层材料选择粒径为0.1-3μm，优选为0.1-0.5μm的粉末。
特别是，所述粘接剂选择水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、醋酸乙烯树脂性、水性聚氨酯树脂、酚醛树脂或聚酯树脂，优选为水性环氧树脂。
尤其是，所述红外增强浆料的黏度为1000-10000cps，优选为2500cps。
特别是，所述红外增强层的厚度为0.1-1000μm，优选为10-300μm，进一步优选为200μm。
尤其是，采用喷涂、印刷、旋涂、淋涂方式或沉积的方式涂覆所述的红外增强浆料。
特别是，所述红外增强层材料为氧化硅和石墨，氧化硅与石墨的重量份配比为1：(0.5-3)，优选为1:1。
尤其是，步骤A-4)中所述烘烤处理温度为120-160℃，优选为150℃；烘烤时间为20-40min，优选为30min。
特别是，还包括步骤A-5)制备红外吸收-装饰画，在表层装饰画的背面涂覆红外吸收浆料后进行烘烤处理，红外吸收浆料固化形成红外吸收层，制得红外吸收层-装饰画；最后再采用金属框架将红外吸收-装饰画、红外增强-石墨烯发热体、红外反射-保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，红外吸收-装饰画的红外吸收层朝向红外增强-石墨烯发热体；所述红外增强-石墨烯发热体的红外增强层朝向装饰画；红外反射-保温板的红外反射层朝向所述红外增强-石墨烯发热体层。
其中，步骤A-5)中所述的红外吸收浆料包括红外吸收材料和粘接剂，其中红外吸收材料与粘接剂的重量份配比为10-30):(70-90)，优选为15:85。
特别是，所述红外吸收材料为氧化铟锡、氧化锡锑、氧化钨铯、氧化钨锡、氧化锌、氧化硅、氧化铝、碳酸钙、钛白粉、硅灰石、硅胶粉、石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、三聚氰胺、聚苯硫醚、硼酸、树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、白油中一种或多种。
尤其是，所述微纳米碳材料为石墨烯、石墨炔、炭黑或碳纳米管；所述树脂为PP(聚丙烯)，PET，PC(聚氯丁烯)，ABS(聚丙烯睛-丁二烯-苯乙烯)，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，PS(聚苯乙烯)或PVC(聚氯乙烯)。
特别是，所述红外吸收材料选择碳纳米管、石墨烯或氧化锌。
尤其是，所述红外吸收材料选择粒径为0.005-3μm，优选为0.005-0.5μm的粉末。
其中，所述粘接剂选择水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、醋酸乙烯树脂性、水性聚氨酯树脂、酚醛树脂或聚酯树脂，优选为水性丙烯酸树脂。
特别是，所述吸收层浆料的黏度为500-5000cps，优选为1500cps。
其中，所述红外吸收层的厚度为0.1-1000μm，优选为50-200μm，进一步优选为150μm。
特别是，采用喷涂、印刷、旋涂、淋涂方式或沉积的方式涂覆所述的红外增强浆料。
尤其是，步骤A-5)中所述烘烤处理温度为120-160℃，优选为130℃；烘烤时间为20-40min，优选为40min。
特别是，还包括步骤A-6)叠合装饰画保护层，在表层装饰画的表面覆盖PET薄膜或采用在表层装饰画的表面涂覆固化型UV光油，通过UV光照射，固化，形成装饰画保护层。
尤其是，组装后的石墨烯电热画中装饰画保护层朝外，朝向使用者一侧，用于对装饰画表面的图案进行保护，防止装饰画基材及图案在使用过程中受到损坏。
特别是，还包括步骤A1)制备红外吸收-装饰画，在表层装饰画的背面涂覆红外吸收浆料，然后进行烘烤处理，红外吸收浆料固化形成红外吸收层，制得红外吸收-装饰画；最后在组装过程中，采用金属框架将红外吸收-装饰画、石墨烯发热体、红外反射-保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，红外吸收-装饰画的红外吸收层朝向石墨烯发热体；红外反射-保温板的红外反射层朝向石墨烯发热体层。
本发明另一方面提供一种石墨烯电热画的制备方法，包括如下步骤：
a)制备石墨烯发热体层
a-1)在第一绝缘板的表面涂覆石墨烯发热浆料后进行烘烤处理，在绝缘板的表面形成石墨烯发热膜层；
a-2)在石墨烯发热膜层的表面印刷银浆，银浆与石墨烯发热膜层搭接成一体，然后进行烘烤处理，形成银浆干膜，制成银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板；
a-3)在第二块绝缘板表面涂布胶黏剂，并与步骤2)制备的银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板进行压合处理，使得石墨烯发热膜层夹在两块绝缘板的中间，制得石墨烯发热体层，同时，在第二缘板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，用于连接银浆和引出外接电源线；
b)制备红外增强-石墨烯发热体
在石墨烯发热体层的绝缘板的表面涂覆红外增强浆料，然后进行烘烤处理，红外增强浆料固化形成红外增强层，制得红外增强-石墨烯发热体；
c)组装
采用金属框架将装饰画、红外增强-石墨烯发热体、保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，所述红外增强-石墨烯发热体的红外增强层朝向装饰画。
其中，步骤c)中所述保温板为玻镁板、聚氨酯保温板、挤塑板(XPS)中的一种，优选为玻镁板。
特别是，在步骤a-3)中，在进行压合处理之前，在两个过孔位置银浆表面，分别放置厚度为12-500μm的铜片作为接线端子，铜片尺寸大于过孔直径3-10mm，压合后铜片被封装于两片绝缘板之间。
特别是，还包括步骤b-1)制备红外吸收-装饰画，在表层装饰画的背面涂覆红外吸收浆料后进行烘烤处理，红外吸收浆料固化形成红外吸收层，制得红外吸收层-装饰画；最后在组装过程中，采用金属框架将红外吸收-装饰画、红外增强-石墨烯发热体、保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，红外吸收-装饰画的红外吸收层朝向红外增强-石墨烯发热体；所述红外增强-石墨烯发热体的红外增强层朝向装饰画。
尤其是，步骤c)中所述相邻两层之间间隔距离为3-15mm，优选为5mm。
本发明又一方面提供一种石墨烯电热画的制备方法，包括如下步骤：
1)制备石墨烯发热体层
1-1)在第一绝缘板的表面涂覆石墨烯发热浆料后进行烘烤处理，在绝缘板的表面形成石墨烯发热膜层；
1-2)在石墨烯发热膜层的表面印刷银浆，银浆与石墨烯发热膜层搭接成一体，然后进行烘烤处理，形成银浆干膜，制成银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板；
1-3)在第二块绝缘板表面涂布胶黏剂，并与步骤2)制备的银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板进行压合处理，使得石墨烯发热膜层夹在两块绝缘板的中间，制得石墨烯发热体层，同时，在第二缘板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，用于连接银浆和引出外接电源线；
2)制备红外吸收-装饰画
在表层装饰画的背面涂覆红外吸收浆料后进行烘烤处理，红外吸收浆料固化形成红外吸收层，制得红外吸收-装饰画；
3)组装
采用金属框架将红外吸收-装饰画、石墨烯发热体、保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，所述红外吸收-装饰画的红外吸收层朝向石墨烯发热体。
本发明另一方面提供一种石墨烯发热画，包括电热画主体和固定电热画主体的边框，其中所述电热画主体包括依次间隔排列的表层装饰画、发热体和保温层，还包括设置在所述发热体上的红外增强层，用于增加发热体表面远红外发射效率，且红外增强层朝向所述表层装饰画。
红外增强层材料，相比发热体表面封装材料，更容易将能量转换为远红外辐射的形式发射出发热体，具有更高的红外转换效率。因此，在发热体表面涂布红外增强层材料，可以提升发热体远红外发射效率，提高发热画整体远红外转换效率。
其中，所述表层装饰画、发热体和保温层由前至后依次间隔排列。
特别是，还包括装饰保护层，设置在所述表层装饰画的表面(即朝向使用者的一侧)，用于对装饰画表面的图案进行保护，防止装饰画基材及图案在使用过程中受到损坏。
尤其是，所述装饰保护层为由UV透明保护材料制成的薄膜或塑料薄膜(例如PET薄膜等)。
当装饰画基材为耐高温画布时，可选择UV透明保护材料；当装饰画基材为PET薄膜时，保护层可选择UV透明保护材料或塑料薄膜。
UV透明保护层是采用喷涂的方法将UV透明保护涂料喷涂至装饰画表面，随后经过UV照射固化获得；塑料保护薄膜可通过胶粘剂粘接覆合到PET装饰画基材表面，实现对装饰图案和基材的保护。
其中，所述固定电热画主体的边框选择金属框。
特别是，所述边框选择铝边框或铜边框，优选为铝边框。
其中，所述发热体包括紧密叠合在一起的两层绝缘板和设置在两层绝缘板中间的石墨烯发热膜，而且在石墨烯发热膜一侧的边缘还设置有接线端子，用于与外界电源电连接。通电后，石墨烯发热膜发热，发射红外线和热量。
接线端子通过导线与外界电源电连接。本发明中所述的接线端子通常采用本领域中现有已知的铜接线端子。
特别是，所述接线端子与外界电源电连接的导线线路上还设置温度控制器，用于控制石墨烯发热层通断电和控制石墨烯发热层的温度，提高电热画的使用安全性。
中间的石墨烯发热膜层与位于发热膜层两侧的绝缘材料板通过压合密封，形成发热体。石墨烯发热体上设置接线端子，用于连接电热画温度控制器和外界电源。当电线插头连接外界电源后，通过温度控制器，可以控制石墨烯发热层通电，从而通过装饰画表面向外辐射远红外线，同时可以根据需求控制电热画的发热功率(电热画温度)。
特别是，所述发热体为长方形或正方形。
其中，所述石墨烯发热膜层为条状或中间具有通孔或长条形通孔的薄膜。利于当石墨烯发热膜夹在两层玻璃纤维板或绝缘板中间，叠合成发热体时，胶粘剂固定。
石墨烯发热膜的结构除了上述条状或中间具有通孔或长条形通孔的薄膜之外，本领域中现有已知的石墨烯发热膜均适用于本发明。
特别是，所述石墨烯发热膜指的是含有石墨烯材料的薄膜，包括只含有单一石墨烯作为发热材料的膜层，也包括含有石墨烯材料的混合发热材料，即发热材料中除了含石墨烯外，还含有碳纳米管、石墨炔、炭黑、石墨粉、金属纳米线、树脂中的一种或多种。
尤其是，所述绝缘板选择玻璃纤维板、云母板、钢化玻璃或陶瓷板，优选为玻璃纤维板或云母板。
石墨烯发热体按照如下方法制备而成：
A)将含有石墨烯的浆料采用涂布或印刷方式在绝缘板的表面形成一层含有石墨烯的浆料层，然后进行烘烤处理，形成石墨烯膜层；
B)在石墨烯膜层的表面印刷银浆，并使银浆与石墨烯干膜层进行搭接，然后进行烘烤处理，形成银浆干膜，制成银浆电极-石墨烯发热层-玻璃纤维板；
C)在第二块绝缘板表面涂布胶黏剂，并与步骤B)制备的银浆电极-石墨烯发热层-玻璃纤维板进行压合处理，使得石墨烯发热膜层夹在两块绝缘板的中间，同时，在绝缘板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，用于连接银浆和引出外接电源线。
其在，步骤A)中所述石墨烯膜层的厚度为10-200μm(优选为50μm)；所述含有石墨烯的浆料为浆料中只含有石墨烯材料，或可以为含有石墨烯的混合材料，混合材料中还含有碳纳米管、石墨炔、炭黑、石墨粉、金属纳米线、树脂中的一种或几种。
石墨烯膜可以采用只含有石墨烯材料制成的膜层，也可以采用含有石墨烯的混合材料制成的膜层，混合材料中还含有碳纳米管、石墨炔、炭黑、石墨粉、金属纳米线、树脂中的一种或几种。
本发明中使用的石墨烯发热膜除了采用在玻璃纤维板或绝缘板的表面涂布、丝网印刷、气相沉积制成之外，还可以采用专利号为ZL201820042371.X；名称为：一种智能可穿戴服饰用石墨烯发热膜的中国专利所公开的石墨烯发热膜，将上述石墨烯发热膜置于两块玻璃纤维板或绝缘板之间，压合而成本发明的石墨烯发热体。
石墨烯发热膜包括从下至上依次叠合在一起的基材膜、铜箔电路板、石墨烯膜、保护膜，电连接点位于铜箔电路板的两极。其中铜箔电路板是将超薄铜箔叠合在基材膜上后，利用菲林工艺，将线路蚀刻而成，在铜箔电路板的两端连接接线端子，通过导线连接电源即可工作。
特别是，步骤B)中所述的银胶干膜的厚度为20-30μm(优选为25μm)；步骤C)中在进行所述的压合处理前，在两个过孔位置银浆表面，各放置一个厚度为12-500μm厚的铜片作为接线端子，铜片尺寸大于过孔直径3-10mm，压合后铜片被封装于两片绝缘板之间，用于连接银浆和引出外接电源线。
其中，所述保温层选择玻镁板层，即所述保温层由玻镁板材料制成。
特别是，所述表层装饰画与发热体之间的间隔距离为3-15mm，优选为5mm；所述发热体与保温层之间的间隔距离为3-15mm，优选为5mm。
其中，所述红外增强层由石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、金属氧化物、氧化硅、碳化硅、碳化硼、硅酸钠、硅酸铝中的一种或多种材料制成。
特别是，所述微纳米碳材料为金刚石、类金刚石、石墨烯、石墨炔、炭黑或碳纳米管；所述金属氧化物为氧化铁、氧化镍、氧化铬、氧化铜、氧化锰、氧化钴或氧化铝。
尤其是，所述红外增强层由碳化硅、石墨烯、氧化硅或石墨制成。
特别是，所述红外增强层的厚度为0.1-1000μm，优选为10-300μm，进一步优选为200μm。
其中，所述红外增强层叠合在所述发热体朝向装饰画一侧的表面。红外增强层叠合在发热体朝向装饰画的玻璃纤维板或绝缘板层的一侧的表面，加强发热体的远红外发射效率，提高发热画的远红外转换效率。
特别是，所述红外增强层为采用以印刷、喷涂、悬涂、淋涂、化学气相沉积(CVD)法或PVD(蒸镀、溅镀)中的一种或多种方式设置在所述发热体表面的薄膜层。
尤其是，所述红外增强层按照如下方法制备而成：
a)将红外增强原料与粘接剂混合，分散均匀，制成增强层浆料；
b)采用喷涂、印刷、旋涂、淋涂或沉积的方法在石墨烯发热体的表面涂覆增强层浆料，然后进行烘烤处理，固化形成所述的红外增强层。
其中，步骤a)中所述红外增强原料选择石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、金属氧化物、氧化硅、碳化硅、碳化硼、硅酸钠、硅酸铝中的一种或多种。
特别是，所述微纳米碳材料为金刚石、类金刚石、石墨烯、石墨炔、炭黑或碳纳米管；所述金属氧化物为氧化铁、氧化镍、氧化铬、氧化铜、氧化锰、氧化钴或氧化铝。
尤其是，所述红外增强层原料为由碳化硅、石墨烯、氧化硅或石墨中的一种或多种。
特别是，所述红外增强原料选择粒径为0.1-3μm，优选为0.1-0.5μm的粉末。
其中，所述粘接剂选择水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、醋酸乙烯树脂性、水性聚氨酯树脂、酚醛树脂或聚酯树脂，优选为水性环氧树脂。
特别是，所述红外增强原料与粘接剂的重量份配比为(10-30)：(70-90)，优选为20:80。
尤其是，所述增强层浆料的黏度为1000-10000cps，优选为2500cps。
特别是，所述红外增强原料为氧化硅和石墨，氧化硅与石墨的重量份配比为1：(0.5-3)，优选为1:1。
本发明另一方面提供一种石墨烯电热画，包括电热画主体和固定电热画主体的边框，其中所述电热画主体包括依次间隔排列的表层装饰画、发热体和保温层，还包括设置在所述表层装饰画上的红外吸收层，用于吸收从发热体发射出的远红外线，减少远红外线的反射，且红外吸收层朝向所述发热体。
红外吸收层材料，可以有效吸收从发热体向装饰画方向发射的远红外线，降低红外反射率。原有装饰画表面材料具有红外反射性，会削弱能量从发热体向装饰画的转移，减少远红外线从装饰画背面反射回发热体，提高能量从发热体向装饰层的转移效率。
其中，所述红外吸收层由氧化铟锡、氧化锡锑、氧化钨铯、氧化钨锡、氧化锌、氧化硅、氧化铝、碳酸钙、钛白粉、硅灰石、硅胶粉、石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、三聚氰胺、聚苯硫醚、硼酸、树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、白油中一种或多种材料制成。
特别是，所述微纳米碳材料为石墨烯、石墨炔、炭黑或碳纳米管；所述树脂为PP(聚丙烯)，PET，PC(聚氯丁烯)，ABS(聚丙烯睛-丁二烯-苯乙烯)，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，PS(聚苯乙烯)或PVC(聚氯乙烯)。
尤其是，所述红外吸收层由碳纳米管、石墨烯或氧化锌材料制成。
特别是，所述红外吸收层的厚度为0.1-1000μm，优选为50-200μm，进一步优选为150μm。
其中，所述红外吸收层叠合在所述装饰画朝向发热体一侧的表面。
特别是，所述红外吸收层为采用以印刷、喷涂、悬涂、淋涂、化学气相沉积(CVD)法或PVD(蒸镀、溅镀)中的一种或多种方式设置在所述装饰画表面的薄膜层。
其中，所述红外吸收层按照如下方法制备而成：
Ⅰ)将红外吸收原料与粘接剂混合，分散均匀，制成吸收层浆料；
Ⅱ)采用喷涂、印刷、旋涂、淋涂或沉积的方法在表层装饰画的背面涂覆红外吸收层浆料，然后进行烘烤处理，固化形成所述的红外吸收层。
其中，步骤Ⅰ)中所述红外吸收原料选择氧化铟锡、氧化锡锑、氧化钨铯、氧化钨锡、氧化锌、氧化硅、氧化铝、碳酸钙、钛白粉、硅灰石、硅胶粉、石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、三聚氰胺、聚苯硫醚、硼酸、树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、白油中一种或多种。
特别是，所述微纳米碳材料为石墨烯、石墨炔、炭黑或碳纳米管；所述树脂为PP(聚丙烯)，PET，PC(聚氯丁烯)，ABS(聚丙烯睛-丁二烯-苯乙烯)，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，PS(聚苯乙烯)或PVC(聚氯乙烯)。
尤其是，所述红外吸收原料选择碳纳米管、石墨或氧化锌。
特别是，所述红外吸收原料选择粒径为0.005-3μm，优选为0.005-0.5μm的粉末。
其中，所述粘接剂选择水性环氧树脂、水性丙烯酸树脂、醋酸乙烯树脂性、水性聚氨酯树脂、酚醛树脂或聚酯树脂，优选为水性环氧树脂。
特别是，所述红外吸收原料与粘接剂的重量份配比为(10-30)：(70-90)，优选为15:85。
尤其是，所述吸收层浆料的黏度为500-5000cps，优选为1500cps。
本发明再一方面提供一种石墨烯电热画，包括电热画主体和固定电热画主体的边框，其中所述电热画主体包括依次间隔排列的表层装饰画、发热体和保温层，还包括设置在所述保温层上的红外反射层，用于反射从发热体向保温层发射的远红外线，减少热量从发热体向保温层转移，且红外反射层朝向所述发热体。
红外反射层可以反射远红外线，一般是由表面光滑的金属材料构成，远红外线在表面呈现镜像反射，且金属材料表面不容易吸收红外线，从而可以阻挡红外线被吸收并转移到保温层，减少热量从发热体向保温层转移的效率，提升发热体指向装饰画方向的能量转移效率。
其中，所述红外反射层由铝、银、铜、聚乙烯(PE)、玻璃纤维、PET中一种或多种材料制成的薄膜层。
特别是，所述红外反射层的厚度为0.1-1000μm，优选为10-200μm，进一步优选为100μm。
其中，所述红外反射层叠合在所述保温层朝向发热体一侧的表面。
特别是，所述红外反射层为采用以印刷、喷涂、悬涂、淋涂、化学气相沉积(CVD)法或PVD(蒸镀、溅镀)中的一种或多种方式设置在所述保温层表面的薄膜层。
本发明又一方面提供一种石墨烯电热画，包括电热画主体和固定电热画主体的边框，其中所述电热画主体包括依次间隔排列的表层装饰画、发热体和保温层，还包括红外增强层和红外吸收层，其中：所述红外增强层设置在所述发热体上，且朝向所述表层装饰画，用于增加发热体表面远红外发射效率；所述红外吸收层设置在所述表层装饰画上，且朝向所述发热体，用于吸收从发热体发射出的远红外线，减少远红外线的反射。
本发明另一方面提供一种石墨烯电热画，包括电热画主体和固定电热画主体的边框，其中所述电热画主体包括依次间隔排列的表层装饰画、发热体和保温层，还包括红外增强层和红外反射层，其中：所述红外增强层设置在所述发热体上，且朝向所述表层装饰画，用于增加发热体表面远红外发射效率；所述红外反射层设置在所述保温层上，且朝向所述发热体，用于反射从发热体向保温层发射的远红外线，减少热量从发热体向保温层转移。
本发明再一方面提供一种石墨烯电热画，包括电热画主体和固定电热画主体的边框，其中所述电热画主体包括依次间隔排列的表层装饰画、发热体和保温层，还包括红外吸收层和红外反射层，其中红外吸收层设置在所述表层装饰画上，且朝向所述发热体，用于吸收从发热体发射出的远红外线，减少远红外线的反射；所述红外反射层设置在保温层上，且朝向所述发热体，用于反射从发热体向保温层发射的远红外线，减少热量从发热体向保温层转移。
本发明又在一方面提供一种石墨烯电热画，包括电热画主体和固定电热画主体的边框，其中所述电热画主体包括依次间隔排列的表层装饰画、发热体和保温层，还包括红外增强层、红外吸收层和红外反射层，其中：所述红外增强层设置在所述发热体上，且朝向所述表层装饰画，用于增加发热体表面远红外发射效率；所述红外吸收层设置在所述表层装饰画上，且朝向所述发热体，用于吸收从发热体发射出的远红外线，减少远红外线的反射；所述红外反射层设置在保温层上，且朝向所述发热体，用于反射从发热体向保温层发射的远红外线，减少热量从发热体向保温层转移。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和好处：
本发明着眼于解决现有石墨烯电热画法向电-热辐射效率低的问题，采用了在电热画装饰层和发热体层分别增加红外吸收和红外发射层的方法，取得了如下效果：
本发明的电热画装饰层内表面增加远红外吸收层及在发热体指向电热画装饰层一侧增加红外辐射增强层的方法，提升红外辐射能量从发热体转移至电热画装饰层的效率，从而提升电热画的远红外辐射效率，改善了发热画取暖和远红外理疗功效。
本发明通过在电热画装饰层内表面增加红外吸收层，同时在发热体层指向装饰层一面设置远红外发射增强层，从而增加发热体与装饰层之间的能量转移效率，从而有效提升了电热画正向电热辐射效率。本发明的电热画的正向电-热辐射效率增加，提升了在较远距离的人体温感，改善了人体远红外理疗体验；而且由于电热画正向电-热辐射效率增加，提升电热画取暖效果，提高了能源利用效率。
附图说明
图1为现有石墨烯电热画的剖视示意图；
图2为本发明石墨烯电热画的第一种实施方式的剖视结构示意图；
图3为本发明石墨烯电热画的第二种实施方式的剖视结构示意图；
图4为本发明石墨烯电热画的第三种实施方式的剖视结构示意图；
图5为本发明石墨烯电热画的第四种实施方式的剖视结构示意图；
图6为本发明石墨烯电热画的第五种实施方式的剖视结构示意图；
图7为本发明石墨烯电热画的第六种实施方式的剖视结构示意图。
附图标记说明
1、电热装饰画(图案层)；2、装饰画保护层；3、石墨烯发热体层；4、红外反射层；5、保温层；6、固定边框；7、红外吸收层；8、红外增强层。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
如图2，本发明的石墨烯电热画包括电热画主体和固定电热画主体的边框6，电热画主体包括由表及里的顺序依次间隔排列的表层装饰画1、石墨烯发热体层3、保温层5，其中装饰画、发热体层和保温层间隔一定距离，相邻两层之间的间隔距离为3-15mm(优选为5mm)，其中：表层装饰画的外表面(即朝向电热画使用者一侧)设置装饰画保护层2，朝向发热体的内表面设置红外吸收层7；在发热体层朝向装饰画的一侧的表面设置红外增强层8；在保温层朝向发热体的一侧的表面设置一层红外反射层4。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“表”、“里”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于石墨烯电热画使用者面对电热画时所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
本发明中固定电热画主体的固定边框6选择采用具有导热性能良好的金属材料铝制成，即为铝制边框，铝边框，除了铝制边框之外，其他导热性能良好的金属边框均适用于本发明。
表层装饰画1选择有耐高温材料制成的装饰画；例如山水画、人物或风景画；还可以是照片或其他装饰用图画。
装饰画1选择耐高温画布或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基材，通过UV喷绘机在基材表面喷绘装饰画图案。本领域中现有已知的表层装饰画均适用于本发明。
装饰画保护层2为在装饰画的外表面(即朝向使用者的一侧)设置的由UV透明保护材料制成的薄膜或塑料薄膜，覆盖在装饰画的外表面，用于对装饰画表面的图案进行保护，防止装饰画基材及图案在使用过程中受到损坏。
当装饰画基材为耐高温画布时，可选择UV透明保护材料；当装饰画基材为PET薄膜时，保护层可选择UV透明保护材料或塑料薄膜。UV透明保护层是采用喷涂的方法将UV透明保护涂料喷涂至装饰画表面，随后经过UV照射固化获得；塑料保护薄膜可通过胶粘剂粘接覆合到PET装饰画基材表面，实现对装饰图案和基材的保护。
红外吸收层7为在装饰画的背面(即远离使用者的一侧，内表面)采用涂布、印刷、气相沉积法(化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD，PVD可以是蒸镀或溅射镀膜)的方式覆盖的一层厚度为0.1-1000μm(优选为50-200μm；进一步优选为150μm)薄层，用于吸收从发热体发射出的远红外线，减少远红外线从装饰画背面反射回发热体，提高能量从发热体向装饰层的转移效率。
红外吸收层由原料氧化铟锡、氧化锡锑、氧化钨铯、氧化钨锡、氧化锌、氧化硅、氧化铝、碳酸钙、钛白粉、硅灰石、硅胶粉、石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、三聚氰胺、聚苯硫醚、硼酸、树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸锌、白油中的一种或多种材料制成。
微纳米碳材料为石墨烯、石墨炔、炭黑或碳纳米管；所述树脂为PP(聚丙烯)，PET，PC(聚氯丁烯)，ABS(聚丙烯睛-丁二烯-苯乙烯)，PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，PS(聚苯乙烯)或PVC(聚氯乙烯)。
本发明中红外吸收层优选为由碳纳米管、石墨烯或氧化锌材料制成薄层。
石墨烯发热体层3是电热画的能量核心来源，用来产生热量和远红外线，由紧密叠合在一起的两层绝缘板(例如玻璃纤维板、云母板等)和石墨烯发热膜组成，并且石墨烯发热膜层夹在两层绝缘板的中间，而且在石墨烯发热膜的边缘还设置有用于与外界电源电连接的接线端子(图中未示出)，在接线端子与外界电源通过导线(图中未示出)电连接，并且导线上还设置温度控制器(图中未示出)。通过温度控制器控制石墨烯发热层的通断电和控制石墨烯发热层的温度，提高电热画的使用安全性，通电后，石墨烯发热膜发热，发射红外线和热量。
石墨烯发热体按照如下方法制备而成：
A)将含有石墨烯的浆料采用涂布或印刷方式在绝缘板的表面形成一层含有石墨烯的浆料层，然后进行烘烤处理，形成石墨烯膜层；
B)在石墨烯膜层的表面印刷银浆，并使银浆与石墨烯干膜层进行搭接，然后进行烘烤处理，形成银浆干膜，制成银浆电极-石墨烯发热层-玻璃纤维板；
C)在第二块绝缘板表面涂布胶黏剂，并与步骤B)制备的银浆电极-石墨烯发热层-玻璃纤维板进行压合处理，同时，在绝缘板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，且在压合前，在两个过孔位置银浆表面，各放置一个厚度为12-500μm的铜片作为接线端子，铜片尺寸大于过孔直径3-10mm，压合后铜片被封装于两片绝缘板之间，用于连接银浆和引出外接电源线。
石墨烯膜层的厚度为10-200μm(优选为50μm)。石墨烯膜可以采用只含有石墨烯材料制成的膜层，也可以采用含有石墨烯的混合材料制成的膜层，混合材料中还含有碳纳米管、石墨炔、炭黑、石墨粉、金属纳米线、树脂中的一种或几种。
本发明中使用的石墨烯发热膜除了采用在绝缘板的表面涂布、丝网印刷、气相沉积制成之外，还可以采用专利号为ZL201820042371.X；名称为：一种智能可穿戴服饰用石墨烯发热膜的中国专利所公开的石墨烯发热膜，将上述石墨烯发热膜置于两块玻璃纤维板或绝缘板之间，压合而成本发明的石墨烯发热体。
石墨烯发热膜包括从下至上依次叠合在一起的基材膜、铜箔电路板、石墨烯膜、保护膜，电连接点位于铜箔电路板的两极。其中铜箔电路板是将超薄铜箔叠合在基材膜上后，利用菲林工艺，将线路蚀刻而成，在铜箔电路板的两端连接接线端子，通过导线连接电源即可工作。
在石墨烯发热体层的朝向表层装饰画的一侧的表面(即在朝向装饰画的玻璃纤维板或绝缘板的一侧的表面)采用涂布、印刷或气相沉积法(化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD)的方式覆盖的一层厚度为0.1-1000μm(优选为10-300μm，进一步优选为200μm)的薄层，形成红外增强层8。红外增强层所使用的原料为石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、金属氧化物、氧化硅、碳化硅、碳化硼、硅酸钠或硅酸铝中的一种或多种，其作用是增加发热体表面远红外发射效率，提高发热画整体远红外转换效率。
微纳米碳材料为金刚石、类金刚石、石墨烯、石墨炔、炭黑或碳纳米管；所述金属氧化物为氧化铁、氧化镍、氧化铬、氧化铜、氧化锰、氧化钴或氧化铝。
本发明中红外增强层由碳化硅、石墨烯、氧化硅或石墨制成薄层。
保温层5为玻镁板层，采用玻镁板材料制成。
红外反射层4是通过涂布、印刷、气相沉积法(化学气相沉积CVD、物理气相沉积PVD)的方式在保温层的朝向石墨烯发热体一侧的表面覆盖一层厚度为0.1-1000μm(优选为100μm)的薄层，红外反射层4为铝、银、铜、聚乙烯(PE)、玻璃纤维、PET中一种或多种材料制成，用于反射从发热体向保温层发射的远红外线，削弱能量从发热体向保温层转移的效率，提升发热体指向装饰画方向的能量转移效率。
如图3，本发明石墨烯电热画的另一种实施方式结构，包括电热画主体和固定电热画主体的边框6，电热画主体包括由表及里的顺序依次间隔排列的表层装饰画1、石墨烯发热体层3、保温层5，其中装饰画、发热体层和保温层间隔一定距离，相邻两层之间的间隔距离为3-15mm(优选为5mm)，其中：表层装饰画的外表面(即朝向电热画使用者一侧)设置装饰画保护层2，朝向发热体的内表面设置红外吸收层7。
如图4，本发明石墨烯电热画的第三种实施方式结构，包括电热画主体和固定电热画主体的边框6，电热画主体包括由表及里的顺序依次间隔排列的表层装饰画1、石墨烯发热体层3、保温层5，其中装饰画、发热体层和保温层间隔一定距离，相邻两层之间的间隔距离为3-15mm(优选为5mm)，其中：表层装饰画的外表面(即朝向电热画使用者一侧)设置装饰画保护层2；在发热体层朝向装饰画的一侧的表面设置红外增强层8。
如图5，本发明石墨烯电热画的第四种实施方式结构，包括电热画主体和固定电热画主体的边框6，电热画主体包括由表及里的顺序依次间隔排列的表层装饰画1、石墨烯发热体层3、保温层5，其中装饰画、发热体层和保温层间隔一定距离，相邻两层之间的间隔距离为3-15mm(优选为5mm)，其中：表层装饰画的外表面(即朝向电热画使用者一侧)设置装饰画保护层2，朝向发热体的内表面设置红外吸收层7；在保温层朝向发热体的一侧的表面设置一层红外反射层4。
如图6，本发明石墨烯电热画的第五种实施方式结构，包括电热画主体和固定电热画主体的边框6，电热画主体包括由表及里的顺序依次间隔排列的表层装饰画1、石墨烯发热体层3、保温层5，其中装饰画、发热体层和保温层间隔一定距离，相邻两层之间的间隔距离为3-15mm(优选为5mm)，其中：表层装饰画的外表面(即朝向电热画使用者一侧)设置装饰画保护层2，朝向发热体的内表面设置红外吸收层7；在发热体层朝向装饰画的一侧的表面设置红外增强层8。
如图7，本发明石墨烯电热画的第六种实施方式结构，包括电热画主体和固定电热画主体的边框6，电热画主体包括由表及里的顺序依次间隔排列的表层装饰画1、石墨烯发热体层3、保温层5，其中装饰画、发热体层和保温层间隔一定距离，相邻两层之间的间隔距离为3-15mm(优选为5mm)，其中：表层装饰画的外表面(即朝向电热画使用者一侧)设置装饰画保护层2；在发热体层朝向装饰画的一侧的表面设置红外增强层8；在保温层朝向发热体的一侧的表面设置一层红外反射层4。
实施例1
1、制备石墨烯发热体
1、制备石墨烯发热体
1-1)通过丝网印刷的方法将石墨烯浆料印刷在具有电绝缘特性的玻璃纤维板表面，在其表面印刷石墨烯层，经过150℃、60min烘烤后，形成厚度为50μm(通常为10-200μm)石墨烯干膜薄层；
石墨烯浆料选择石墨烯、和由丙烯酸树脂、NMP、乙基纤维素和PVP组成的辅助助剂混合制成，其中石墨烯：辅助助剂的质量之比为100:60(通常为100：(10-80))，其中辅助助剂中丙烯酸树脂、NMP、乙基纤维素和PVP的质量之比为100：80：2：1(通常为100：(10-90)：(0.5-5)：(0.5-5)。
本发明实施例中石墨烯浆料除了上述配比组成之外，其他本领域中现有已知的石墨烯发热浆料均适用于本发明；除了丝网印刷之外，其他如涂布也适用于本发明。
1-2)在玻璃纤维板上印刷银浆电极，并使银浆电极与石墨烯干膜层进行搭接，形成良好的电连接，银浆印刷后，经过150℃、60min烘烤后，形成干膜，且薄膜厚度为25μm(通常为20-30μm)，制成银浆电极-石墨烯发热层-玻璃纤维板；
1-3)在第二块玻璃纤维板表面涂布一层环氧树脂(胶黏剂)，并与步骤1-2)制备的制成银浆电极-石墨烯发热层-玻璃纤维板进行压合，压合温度为180℃、60min，同时，在玻璃纤维板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，且在压合前，在两个过孔位置银浆表面，各放置一个厚度为50μm的铜片作为接线端子，铜片***尺寸大于过孔直径8mm(通常为3-10mm)，压合后铜片被封装于两片绝缘板之间，用于连接银浆和引出外接电源线。
1-4)通过过孔，将外接电源线(连接温控器和插座)与铜片接线端子采用焊接形式进行连接，并在过孔位置通过绝缘泥或绝缘胶进行绝缘处理。发热体最终由两层玻璃纤维板、石墨烯发热层、银浆电极和铜端子电极构成，总厚度为3mm。
本发明中石墨烯发热体指含有石墨烯材料的发热体，包括只含有石墨烯作为发热膜层材料的发热体，也包括含有石墨烯材料的混合发热体，即发热体除了含石墨烯材料外，还含有碳纳米管、石墨炔、炭黑、石墨粉、金属纳米线、树脂中的一种或几种。
2、制备红外增强层
2-1)配制增强层浆料
将红外增强原料碳化硅粉和粘接剂水性环氧树脂混合，并搅拌分散均匀，配制成黏度为2500cps(通常为1000-10000cps)的增强层浆料，其中碳化硅与粘接剂的重量份配比为20:80(通常为10-30:70-90)，碳化硅粉的粒径为0.1-3μm，优选为0.1-0.5μm。
红外增强层浆料的原料除了碳化硅之外，其他材料如石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、金属氧化物、氧化硅、碳化硅、碳化硼、硅酸钠、硅酸铝、金刚石、类金刚石、石墨烯、石墨炔、炭黑、碳纳米管、氧化铁、氧化镍、氧化铬、氧化铜、氧化锰、氧化钴或氧化铝中的一种或多种均适用于本发明。
本发明实施例以碳化硅为例进行说明，其他如石墨烯、氧化硅或石墨均适用于本发明。
2-2)涂布处理
在石墨烯发热体层朝向表层装饰画的一侧喷涂红外增强层浆料，然后在150℃(通常为120-160℃)的条件下，烘烤处理30min(通常为20-40min)，浆料固化形成厚度为200μm(通常为0.1-1000μm，优选为10-300μm)的红外增强层。
本发明的具体实施方式中以喷涂方式制备红外增强层，除了喷涂方式之外，本领域中其他方式如印刷、旋涂、淋涂方式、沉积等均适用于制备红外增强层。
3、制备红外吸收层
在制作好的装饰画的基材的背面即朝向石墨烯发热体的一侧采用涂布的方式，制备一层碳纳米管涂层；经过固化后，形成一层附着在装饰画基材背面的红外线吸收层，红外线吸收层的厚度为100μm(通常为0.1-1000μm)；
3-1)配制吸收层浆料
3-1)配制吸收层浆料
将红外吸收原料碳纳米管粉和粘接剂水性丙烯酸树脂混合，并搅拌分散均匀，配制成黏度为1500cps(通常为500-5000cps)的增强层浆料，其中碳纳米管与粘接剂的重量份配比为15:85(通常为10-30:70-90)，碳纳米管直径为0.005-0.05μm，长度为5-20μm。
3-2)涂布处理
在表层装饰画的背面(即朝向石墨烯发热体层一侧)喷涂红外吸收层浆料，然后在130℃(通常为120-160℃)的条件下，烘烤处理40min(通常为20-40min)，浆料固化形成厚度为150μm(通常为0.1-1000μm，优选为50-200μm)的红外吸收层。
本发明的具体实施方式中以喷涂方式制备红外吸收层，除了喷涂方式之外，本领域中其他方式如印刷、旋涂、淋涂方式、沉积等均适用于制备红外吸收层。
4、制备装饰画保护层
在涂覆了红外吸收层的表层装饰画的表面(即朝向使用者一侧)通过胶粘剂将PET薄膜覆盖在其表面，形成装饰画保护层2。
除了采用胶粘剂在装饰画的表面覆盖PET薄膜之外，本发明还可以直接在装饰画表面喷涂固化型UV光油，通过UV光照射、固化，形成装饰画保护层。
5、制备反射层
在保温层玻镁板的表面，通过胶粘剂，将一层纯铝箔薄膜覆盖在其表面，形成红外反射层4，铝箔的厚度为100μm。
本发明实施例中以铝薄膜层为例进行说明，其它如银、铜、聚乙烯(PE)、玻璃纤维、PET中一种或多种材料制成的薄膜层均适用于用作本发明的红外反射层。
此外，本实施例采用胶粘剂直接粘接铝薄膜的方法制备反射层，也可采用印刷、喷涂、悬涂、淋涂、化学气相沉积(CVD)法或PVD(蒸镀、溅镀)中的一种或多种方式在保温层玻镁板的表面制备厚度为100μm(通常为0.1-1000μm，优选为10-200μm)的铝薄膜层(即红外反射层4)。
6、组装
采用铝合金框架将电热画的装饰画(含保护层和红外吸收层)、发热体(含红外增强层)、保温层(含反射层)按顺序进行组装，形成完整的电热画结构，电热画总厚度约为1cm，其中装饰画层、石墨烯发热体层、保温层间隔排列，相邻两层之间的间距为5mm(通常为3-15mm)。
电热画的发热体的接线端子通过导线与设置在导线上外接温控器、电线插座电连接，当接通电源后，通过温控器控制发热体发热，石墨烯发热体向两侧发射远红外线，反射层和保温层确保热量主要保存在发热体和装饰画一侧。且碳化硅红外增强层和碳纳米管红外吸收层，可以让能量从发热体向装饰层更高效地进行转移，有效提升了电热画的工作效率(电-热辐射效率)。
实施例2
1、制备石墨烯发热体
除了采用涂布的方式、在云母基板上涂覆石墨烯浆料，制作石墨烯发热体，形成发热体层之外，其余与实施例1相同；
2、制备红外增强层
与实施例1相同。
3、制备红外吸收层
与实施例1相同。
4、制备装饰画保护层
与实施例1相同。
5、制备红外反射层
除了采用复合铝箔反射膜(或采用软性铝箔、耐热PE胶粘剂、PET、玻璃纤维复合加工)之外，其余与实施例1相同。
6、组装
与实施例1相同。
实施例3
1、制备石墨烯发热体
与实施例1相同。
2、制备红外增强层
2-1)配制增强层浆料
将红外增强原料氧化硅粉、石墨粉和粘接剂水性环氧树脂混合，并搅拌分散均匀，配制成黏度为2500cps(通常为1000-10000cps)的增强层浆料，其中红外增强原料与粘接剂的重量份配比为20:80(通常为10-30:70-90)，氧化硅与石墨的重量份配比为1:1(通常还可以为1：(0.5-3))，并且氧化硅粉、石墨粉的粒径为0.1-3μm，优选为0.1-0.5μm。
2-2)涂布处理
除了红外增强层浆料为氧化硅、石墨和水性环氧树脂之外，其余与实施例1的步骤2-2)相同。
3、制备红外吸收层
在制作好的装饰画的基材的背面即朝向石墨烯发热体的一侧采用涂布的方式，制备一层石墨烯涂层；经过固化后，形成一层附着在装饰画基材背面的红外线吸收层，红外线吸收层的厚度为100μm(通常为0.1-1000μm)；
3-1)配制吸收层浆料
除了红外吸收原料为石墨烯粉之外，其余与实施例1相同，其中石墨烯粉的粒径为0.5-3μm，优选为0.5-1μm。
3-2)涂布处理
除了采用旋涂方式之外，与实施例1的步骤3-2)相同。
4、制备装饰画保护层
与实施例1相同。
5、制备红外反射层
与实施例1相同。
6、组装
与实施例1相同。
实施例4
1、制备石墨烯发热体
除了在云母基板上涂覆石墨烯浆料，制作石墨烯发热体，形成发热体层之外，其余与实施例1相同；
2、制备红外增强层
在石墨烯发热体层朝向电热画装饰层一侧，涂布一层氧化硅-石墨红外增强层；
2-1)配制增强层浆料
将红外增强原料氧化硅粉、石墨粉和粘接剂水性环氧树脂混合，并搅拌分散均匀，配制成黏度为2500cps(通常为1000-10000cps)的增强层浆料，其中红外增强原料与粘接剂的重量份配比为20:80(通常为10-30:70-90)，氧化硅与石墨的重量份配比为1:1(通常还可以为1：(0.5-3))，并且氧化硅粉、石墨粉的粒径为0.1-3μm，优选为0.1-0.5μm。
2-2)涂布处理
除了红外增强层浆料为氧化硅、石墨和水性环氧树脂，采用淋涂方式之外，其余与实施例1的步骤2-2)相同。
3、制备红外吸收层
在制作好的装饰画的基材的背面即朝向石墨烯发热体的一侧采用涂布的方式，制备一层石墨烯涂层；经过固化后，形成一层附着在装饰画基材背面的红外线吸收层，红外线吸收层的厚度为100μm(通常为0.1-1000μm)；
3-1)配制吸收层浆料
将红外吸收原料石墨烯粉和粘接剂水性丙烯酸树脂混合，并搅拌分散均匀，配制成黏度为1500cps(通常为500-5000cps)的增强层浆料，其中石墨烯与粘接剂的重量份配比为20:80(通常为10-30:70-90)，石墨烯粉的粒径为0.5-3μm，优选为0.5-1μm。
3-2)涂布处理
与实施例1相同。
4、制备装饰画保护层
在装饰画表面喷涂固化型UV光油，通过UV光照射、固化，形成装饰画保护层。
5、制备红外反射层
与实施例1相同。
6、组装
与实施例1相同。
对照例1
除了不制备红外吸收层、红外增强层，即电热画不具有红外吸收层、红外增强层之外，其余与实施例1相同。
对照例2
除了不制备红外吸收层、红外增强层、红外反射层，即电热画不具有红外吸收层、红外增强层、红外反射层之外，其余与实施例1相同。
对照例3
除了不制备红外吸收层、红外增强层，即电热画不具有红外吸收层、红外增强层，且红外反射层选用复合铝箔反射层之外，其余与实施例1相同。
试验例1
采用国标GB/T 7287-2008(《红外辐射加热器试验方法》)中电-热辐射转换效率测试方法对本发明实施例1-4、对照例1-3制备的电热画的电-热辐射相关性能进行测试，结果如表1。
表1电热画的电-热辐射转换效率测试结果
| 电-热辐射转换效率 | 电-热辐射转换效率 | ||
| 实施例1 | 80％ | 对照例1 | 65％ |
| 实施例2 | 78％ | 对照例2 | 60％ |
| 实施例3 | 75％ | 对照例3 | 63％ |
| 实施例4 | 76％ | - | - |
本发明的电热画电-热转换效率明显高于对照例的电热画电-热转换效率，即本发明电热画在节能、取暖效果、远红外理疗等多方面性能上具有优势。
本发明的石墨烯电热画，其核心要点是在电热画内部发热体层表面和装饰画背面，通过分别设置一层红外增强层和红外吸收层，获得了一种高效的能量转移的路径，使得石墨烯电热画表现出较高的工作效率，在取暖和远红外保健方面应用更加具有优势。
本发明上述实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种石墨烯电热画的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
A)制备石墨烯发热体层
A-1)在第一绝缘板的表面涂覆石墨烯发热浆料后进行烘烤处理，在绝缘板的表面形成石墨烯发热膜层；
A-2)在石墨烯发热膜层的表面印刷银浆，银浆与石墨烯发热膜层搭接成一体，然后进行烘烤处理，形成银浆干膜，制成银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板；
A-3)在第二块绝缘板表面涂布胶黏剂，并与步骤2)制备的银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板进行压合处理，使得石墨烯发热膜层夹在两块绝缘板的中间，制得石墨烯发热体层，同时，在第二缘板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，用于连接银浆和引出外接电源线；
B)制备红外反射-保温板
通过粘接、涂布、印刷或气相沉积法的方式在保温板的一侧的表面覆盖红外反射层，其中所述红外反射层为铝、银、铜、聚乙烯、玻璃纤维或PET薄膜，制得红外反射-保温板；
C)组装
采用金属框架将装饰画、石墨烯发热体、红外反射-保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，所述红外反射-保温板的红外反射层朝向所述石墨烯发热体层。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，还包括步骤A-4)制备红外增强-石墨烯发热体，在石墨烯发热体层的绝缘板的表面涂覆红外增强浆料，然后进行烘烤处理，红外增强浆料固化形成红外增强层，制得红外增强-石墨烯发热体；最后在组装过程中，采用金属框架将装饰画、红外增强-石墨烯发热体、红外反射-保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，所述红外增强-石墨烯发热体的红外增强层朝向装饰画；红外反射-保温板的红外反射层朝向所述红外增强-石墨烯发热体层。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是，还包括步骤A-5)制备红外吸收-装饰画，在表层装饰画的背面涂覆红外吸收浆料后进行烘烤处理，红外吸收浆料固化形成红外吸收层，制得红外吸收层-装饰画；最后在组装过程中，采用金属框架将红外吸收-装饰画、红外增强-石墨烯发热体、红外反射-保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，红外吸收-装饰画的红外吸收层朝向红外增强-石墨烯发热体；所述红外增强-石墨烯发热体的红外增强层朝向装饰画；红外反射-保温板的红外反射层朝向所述红外增强-石墨烯发热体层。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是，还包括步骤A1)制备红外吸收-装饰画，在表层装饰画的背面涂覆红外吸收浆料，然后进行烘烤处理，红外吸收浆料固化形成红外吸收层，制得红外吸收-装饰画；最后在组装过程中，采用金属框架将红外吸收-装饰画、石墨烯发热体、红外反射-保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，红外吸收-装饰画的红外吸收层朝向石墨烯发热体；红外反射-保温板的红外反射层朝向石墨烯发热体层。
5.一种石墨烯电热画的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
a)制备石墨烯发热体层
a-1)在第一绝缘板的表面涂覆石墨烯发热浆料后进行烘烤处理，在绝缘板的表面形成石墨烯发热膜层；
a-2)在石墨烯发热膜层的表面印刷银浆，银浆与石墨烯发热膜层搭接成一体，然后进行烘烤处理，形成银浆干膜，制成银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板；
a-3)在第二块绝缘板表面涂布胶黏剂，并与步骤2)制备的银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板进行压合处理，使得石墨烯发热膜层夹在两块绝缘板的中间，制得石墨烯发热体层，同时，在第二缘板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，用于连接银浆和引出外接电源线；
b)制备红外增强-石墨烯发热体
在石墨烯发热体层的绝缘板的表面涂覆红外增强浆料，然后进行烘烤处理，红外增强浆料固化形成红外增强层，制得红外增强-石墨烯发热体；
c)组装
采用金属框架将装饰画、红外增强-石墨烯发热体、保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，所述红外增强-石墨烯发热体的红外增强层朝向装饰画。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是，还包括步骤b-1)制备红外吸收-装饰画，在表层装饰画的背面涂覆红外吸收浆料后进行烘烤处理，红外吸收浆料固化形成红外吸收层，制得红外吸收层-装饰画；最后在组装过程中，采用金属框架将红外吸收-装饰画、红外增强-石墨烯发热体、保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，红外吸收-装饰画的红外吸收层朝向红外增强-石墨烯发热体；所述红外增强-石墨烯发热体的红外增强层朝向装饰画。
7.一种石墨烯电热画的制备方法，其特征是，包括如下步骤：
1)制备石墨烯发热体层
1-1)在第一绝缘板的表面涂覆石墨烯发热浆料后进行烘烤处理，在绝缘板的表面形成石墨烯发热膜层；
1-2)在石墨烯发热膜层的表面印刷银浆，银浆与石墨烯发热膜层搭接成一体，然后进行烘烤处理，形成银浆干膜，制成银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板；
1-3)在第二块绝缘板表面涂布胶黏剂，并与步骤2)制备的银浆电极-石墨烯发热层-绝缘板进行压合处理，使得石墨烯发热膜层夹在两块绝缘板的中间，制得石墨烯发热体层，同时，在第二缘板上对应于银浆电极位置留出相应的过孔，用于连接银浆和引出外接电源线；
2)制备红外吸收-装饰画
在表层装饰画的背面涂覆红外吸收浆料后进行烘烤处理，红外吸收浆料固化形成红外吸收层，制得红外吸收-装饰画；
3)组装
采用金属框架将红外吸收-装饰画、石墨烯发热体、保温板按照由表及里的顺序组装，相邻两层之间的间隔排列，制得石墨烯电热画，其中，所述红外吸收-装饰画的红外吸收层朝向石墨烯发热体。
8.如权利要求2、3、5或6所述的制备方法，其特征是，所述红外增强浆料包括红外增强材料和粘接剂，其中红外增强材料与粘接剂的重量份配比为(10-30)：(70-90)，优选为20:80。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征是，所述红外增强材料为石墨、微纳米碳材料、纳米硅粉、金属氧化物、氧化硅、碳化硅、碳化硼、硅酸钠、硅酸铝中的一种或多种。
10.如权利要求3、4、6或7所述的制备方法，其特征是，所述红外吸收浆料包括红外吸收材料和粘接剂，其中红外吸收材料与粘接剂的重量份配比为(10-30)：(70-90)，优选为15:85。
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