一種新型納米碳晶電條供暖地板及其制備方法
【技術領域】：
[0001] 本發明屬于電熱地板技術領域，具體涉及一種新型納米碳晶電條供暖地板及其制 備方法。
【背景技術】：
[0002] 隨著科學技術的不斷發展，傳統的電鍋爐、電暖器等采暖方式已經逐漸被電熱膜、 發熱電纜等比較成熟的新形式所代替。由于點采暖的獨特優勢，國內對電采暖的研究越來 越深入，在研究過程中人們不斷的將電采暖設備與自動控制、蓄熱材料等其他新技術相結 合，使得目前電采暖的形式多種多樣，且正逐步的應用于建筑采暖。
[0003] 碳晶電熱地板采暖系統是由碳晶發熱材料制成的一種電發熱產品，它是以短碳纖 維制成的平板充當發熱體，通過特殊工藝，將遠紅外發射劑、導線電極、絕緣材料等結合在 一起，制成的面狀發熱板。該面狀發熱板當接通電源后，在電流的刺激下碳晶發熱材料中的 碳晶顆粒進行類似布朗運動，碳分子發生撞擊和摩擦并產生熱量，即在無明火的情況下均 勾的發散熱量。
[0004] 碳晶電熱地板采暖系統形式簡單，使用安全可靠，經濟節能，具有環保性，而且調 控溫度能力強，可做到精確加熱、保溫等特殊功能，而且還能長期向外輻射波長為8-18 μm 的遠紅外線，改善人體微循環，提高人體免疫力，因此具有很大的環境效益和發展潛力。
[0005] 中國專利CN103742970A(公開日2014. 4. 23)公開的可任意剪裁方便安裝的碳纖 維或碳晶電熱地板及使用方法，將碳纖維電熱芯或碳晶電熱芯位于復合地板背板和復合地 板面板之間，在復合地板背板上開有接線孔，電源正負極接線分別穿過接線孔連至碳纖維 電熱芯或碳晶電熱芯中的電極，對碳纖維電熱芯或碳晶電熱芯的獨立發熱區域分別或同時 加熱，獨立的發熱區域通過電極連成一個整體，從而實現任意剪裁方便安裝的碳纖維或碳 晶電熱地板。
[0006] 中國專利CN104359143A(公開日2015. 2. 18)公開的一種發熱地板磚及其發熱系 統，該發熱地板磚包括釉面層、胚體層，其中胚體層底布復合有碳晶發熱膠片，碳晶發熱膠 片底部復合有密封膠層，密封膠層底部覆蓋有保溫層，碳晶發熱膠片由縱向碳晶膜被發熱 膠片包覆而成，采用多層復合結構制得發熱地板磚，該方法制備的發熱地板磚中的碳晶發 熱膠片熱穩定性能好，尺寸穩定，發熱均勻，結構牢度，電熱轉換率達96%。
[0007] 由上述現有技術可知，目前碳晶電熱地板采暖系統多是從結構的角度研究改善碳 晶電熱地板采暖系統的發熱、穩定等性能，但從碳晶材料方面考慮電熱地板的研究較少。
【發明內容】
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[0008] 本發明要解決的技術問題是提供一種新型納米碳晶電條供暖地板及其制備方法， 將改性的納米球磨短碳纖維與石墨粉組成改性的納米碳晶，經植物原漿和助劑的輔助得到 碳晶發熱層，與實木基層、實木表層、絕緣層、反射層加熱加壓復合制備形成納米碳晶電條 供暖地板。本發明制備的納米碳晶電條供暖地板中的碳晶材料的表面能低，活性比表面積 大，與石墨粉相結合電學性能優異，繼而制備的納米碳晶電條供暖地板的供暖性能優異，且 安全環保。
[0009] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：
[0010] -種新型納米碳晶電條供暖地板，其特征在于，所述納米碳晶電條供暖地板包括 實木基層、實木表層、絕緣層、反射層、碳晶發熱層，所述碳晶發熱層為面狀改性的納米碳晶 發熱材料，所述絕緣層為聚酯樹脂，所述反射層為全反射鍍鋁層。
[0011] 優選地，所述面狀改性的納米碳晶發熱材料中各組分的用量，按重量份計，包括： 65-80份的植物原漿、20-40份的改性納米碳晶、10-20份的石墨粉和5-15份的助劑。
[0012] 本發明還提供一種納米碳晶電條供暖地板的制備方法，其特征在于：包括以下步 驟：
[0013] (1)將納米短碳纖維置于溶解在堿性溶液中，超聲處理后分離，置于l_3m〇l/L的 碳酸氫銨溶解質中，經陽極氧化表面處理后，取出用乙醇清洗干凈，烘干，置于高能球磨機 中粉碎，得到改性納米碳晶；
[0014] (2)將步驟（1)制備的改性納米碳晶和石墨粉中加入助劑，混合研磨，并加入植物 原漿，經均質機攪拌均勻，加熱加壓后得到面狀改性的納米碳晶發熱材料；
[0015] (3)將步驟⑵制備的面狀改性的納米碳晶發熱材料的兩端用銀溶液固定金屬片 電極，并安裝控溫裝置，固化形成碳晶發熱層；
[0016] (4)按照從下至上的順序，將實木基層、聚酯樹脂絕緣層、步驟（3)制備的碳晶發 熱層、全反射鍍鋁層、實木表層裁剪成條狀，經加熱加壓復合形成納米碳晶電條供暖地板。
[0017] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（1)中，納米短碳纖維為納米級PAN基短碳纖 維，直徑為200-500nm。
[0018] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（1)中，堿性溶液的PH值為8. 5-9。
[0019] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（1)中，陽極氧化表面處理的工藝條件為：氧 化的電量為250-500C/g，氧化的時間為15-30min。
[0020] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（1)中，改性納米碳晶的長度小于5μπι。
[0021] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（2)中，助劑為擴散劑、表面活性劑、殺菌劑 中的一種或幾種的混合物。
[0022] 作為上述技術方案的優選，所述步驟（3)中，實木表層是經表面耐水耐磨處理的 實木表層。
[0023] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：
[0024] (1)本發明制備的納米碳晶電條供暖地板中采用的納米碳晶為電化學氧化的球磨 短碳纖維和石墨粉，其中短碳纖維經電化學氧化作用下，碳纖維的表面引入大量的活性官 能團，且活性碳原子數增加，有利于短碳纖維與其他纖維的契合度和提高自身的電熱轉換 率，而且通過與石墨粉的聯合作用，進一步提高納米碳晶電條供暖地板的發熱性能，達到高 效升溫、均勾散熱、長久保溫的特點。
[0025] (2)本發明制備的納米碳晶電條供暖地板的形狀為條形，在保證每個條形納米碳 晶電條供暖地板都均勻發熱的基礎上，達到整體的室內環境的均勻供暖，降低室內環境的 溫差，更為舒適，而且每個納米碳晶電條供暖地板中都含有控溫裝置，可以實現分區控溫、 實時控溫、精確控溫的目的，保證資源的充分利用，更加節能經濟。
[0026] (3)本發明制備的納米碳晶電條供暖地板的安裝方便、電熱轉換率高、升溫速率 快，發熱均勻，防水耐磨，使用性好，能釋放遠紅外波，提高人體的免疫機能，保證室內環境 的舒適、安全、環保、健康。
【具體實施方式】：
[0027] 下面將結合具體實施例來詳細說明本發明，在此本發明的示意性實施例以及說明 用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0028] 實施例1 :
[0029] (1)將直徑為200-500nm的納米級PAN基短碳纖維置于溶解在PH值為8. 5的堿性 溶液中，超聲處理30min后分離，置于lmol/L的碳酸氫銨溶解質中，在氧化的電量為250C/g 條件下，陽極氧化表面處理15min，取出用乙醇清洗干凈，烘干，置于高能球磨機中粉碎，得 到長度小于5 μπι的改性納米碳晶。
[0030] (2)按重量份計，將20份的步驟⑴制備的改性納米碳晶和10份的石墨粉中加 入5份的擴散劑，混合研磨，并加入65份的植物原漿，經均質機攪拌均勻，加熱加壓后得到 面狀改性的納米碳晶發熱材料。
[0031] (3)將步驟（2)制備的面狀改性的納米碳晶發熱材料的兩端用銀溶液固定金屬片 電極，并安裝控溫裝置，固化形成碳晶發熱層。
[0032] (4)按照從下至上的順序，將實木基層、聚酯樹脂絕緣層、步驟（3)制備的碳晶發 熱層、全反射鍍鋁層、表面耐水耐磨處理的實木表層裁剪成條狀，經加熱加壓復合形成納米 碳晶電條供暖地板。
[0033] 實施例2 :
[0034] (1)將直徑為200-500nm的納米級PAN基短碳纖維置于溶解在PH值為9的堿性溶 液中，超聲處理25min后分離，置于3mol/L的碳酸氫銨溶解質中，在氧化的電量為500C/g 條件下，陽極氧化表面處理30min，取出用乙醇清洗干凈，烘干，置于高能球磨機中粉碎，得 到長度小于5 μπι的改性納米碳晶。
[0035] (2)按重量份計，將40份的步驟⑴制備的改性納米碳晶和20份的石墨粉中加入 15份的擴散劑、表面活性劑和殺菌劑，混合研磨，并加入80份的植物原衆，經均質機攪拌均 勻，加熱加壓后得到面狀改性的納米碳晶發熱材料。
[0036] (3)將步驟（2)制備的面狀改性的納米碳晶發熱材料的兩端用銀溶液固定金屬片 電極，并安裝控溫裝置，固化形成碳晶發熱層。
[0037] (4)按照從下至上的順序，將實木基層、聚酯樹脂絕緣層、步驟（3)制備的碳晶發 熱層、全反射鍍鋁層、表面耐水耐磨處理的實木表層裁剪成條狀，經加熱加壓復合形成納米 碳晶電條供暖地板。
[0038] 實施例3 :
[0039] (1)將直徑為200-500nm的納米級PAN基短碳纖維置于溶解在PH值為8. 7的堿 性溶液中，超聲處理20min后分離，置于I. 5mol/L的碳酸氫銨溶解質中，在氧化的電量為 300C/g條件下，陽極氧化表面處理20min，取出用乙醇清洗干凈，烘干，置于高能球磨機中 粉碎，得到長度小于5 μπι的改性納米碳晶。
[0040] (2)按重量份計，將30份的步驟⑴制備的改性納米碳晶和15份的石墨粉中加入 10份的擴散劑和表面活性劑，混合研磨，并加入70份的植物原漿，經均質機攪拌均勻，加熱 加壓后得到面狀改性的納米碳晶發熱材料。
[0041] (3)將步驟⑵制備的面狀改性的納米碳晶發熱材料的兩端用銀溶液固定金屬片 電極，并安裝控溫裝置，固化形成碳晶發熱層。
[0042] (4)按照從下至上的順序，將實木基層、聚酯樹脂絕緣層、步驟（3)制備的碳晶發 熱層、全反射鍍鋁層、表面耐