[發明專利]一種石墨烯碳纖維高效節能地暖發熱線及其制造工藝

在審

• 申請號: 201711218424.5
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108012349A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 孔小彬;何曙
• 申請（專利權）人: 揚州地脈遠紅地暖科技有限公司
• 主分類號: H05B3/14
• 分類號: H05B3/14;H05B3/56;F24D13/02
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

本發明公開了一種石墨烯碳纖維高效節能地暖發熱線，包括從內至外依次設置的碳纖維層、絕緣層、石墨烯層和保護層，所述碳纖維層為碳纖維束，所述碳纖維束的外層包裹有絕緣層，所述絕緣層的外層包覆有石墨烯層，所述石墨烯層的外圍包裹有保護層；還包括地暖發熱線的制造工藝，步驟如下：S1、絕緣層制作；S2、石墨烯層制作；S3、保護層制作。本發明石墨烯碳纖維高效節能地暖發熱線，由于在絕緣層和保護層之間設有石墨烯層，使得生產出的石墨烯碳纖維地暖發熱線具有極佳的導熱性能，地暖發熱線由絕緣保溫層上傳的熱量損耗節約5?8％，綜合傳熱效率提高了45％，地暖發熱線的具體制造工藝，制備工藝簡單，有利于規模化生產。

技術領域

本發明涉及電地暖的發熱線技術領域，尤其涉及一種石墨烯碳纖維高效節能地暖發熱線及其制造工藝。

背景技術

碳纖維是一種含碳量在95％以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。

石墨烯自2004年被發現以來就作為一種新型碳材料而備受關注。它是一種完全由sp2 雜化的碳原子構成的厚度僅為單原子層或數個單原子層的準二維晶體材料，具有高透光性和導電性、導熱性、高比表面積、高強度及柔韌性等優異的性能。由于石墨烯泡沫骨架本身具有優異的導熱能力，其熱導率高達5000W/(m.K)，是銅的10倍，此外石墨烯還具有高達2600m2/g的超高比表面積和100倍于鋼的超高強度，且具有很好的柔韌性和伸展性。因此，理論上石墨烯是一種理想的輕質、高效熱管理材料。

相比于傳統的散熱金屬材料，采用石墨烯和碳纖維制備的高導熱C/C復合材料因具有優異的低密度、高導熱、低熱脹系數和獨有的高溫高強度等性能而成為目前最佳的高導熱候選材料。

目前在地暖系統中，發熱線基本都是有碳纖維組成，且通常是在地表下面埋設發熱線，發熱線通電發熱并將熱量通過地表散發到室內中對室內進行供暖保溫，其發熱線是間隔均勻鋪設的，發熱線之間的介質為導熱性差的水泥等，其存在的問題是：發熱線周邊的熱量高且傳遞出來的熱量也高，越遠離發熱線的地方其熱量越低其熱傳遞到室內的熱量也低，導致對室內供暖的熱量散發不均勻且效率低下。

發明內容

本發明的目的是提供了一種石墨烯碳纖維高效節能地暖發熱線及其制造工藝，解決了目前碳纖維地暖發熱絲散熱不均，傳熱效率低的問題。

本發明所采用的技術方案是：

一種石墨烯碳纖維高效節能地暖發熱線，包括從內至外依次設置的碳纖維層、絕緣層、石墨烯層和保護層，所述碳纖維層為碳纖維束，所述碳纖維束的外層包裹有絕緣層，所述絕緣層的外層包覆有石墨烯層，所述石墨烯層的外圍包裹有保護層。

作為優選的，所述絕緣層的厚度為0.5-1mm，所述絕緣層為交聯聚乙烯材質制成。

作為優選的，所述石墨烯層的厚度為0.05-0.08mm。

作為優選的，所述保護層的厚度為1-1.5mm，所述保護層為PE材質制成。

一種石墨烯碳纖維高效節能地暖發熱線的制造工藝，包括如下步驟：

S1、絕緣層制作：將準備好的碳纖維束通過注塑機，在140-180℃的高溫度環境中，將材質為交聯聚乙烯的絕緣層包裹于碳纖維束外圍，在室溫下冷卻固化；

S2、石墨烯層制作：將上述步驟S1中制作得到的產品的外圍涂覆上石墨烯漿料，涂覆后的產品在烘干機中烘干形成石墨烯層；

S3、保護層制作：將上述步驟S3中制作得到的產品的外圍包裹上保護層，保護層為PE 材質制成。

作為優選的，步驟S2中，在烘干機中的時間不小于30min。