高温发热板及其制备方法与流程
1.本发明涉及发热设备技术领域，尤其涉及一种高温发热板及其制备方法。
背景技术：
2.随着发热技术的进步，在日常生活中出现了各种各样的加热设备。一般来说，根据发热温度，分为低温发热设备、中温发热设备和高温发热设备。其中：
3.低温发热设备：一般指加热至50摄氏度左右，通常用于家庭取暖；
4.中温发热设备：一般指加热至100摄氏度左右，通常用于发热墙暖、发热画等；
5.高温发热设备：一般指能加热至300-500摄氏度左右，通常用于浴室取暖、烤箱、厨房加热、烘干设备。
6.其中低中温发热设备较为普遍，但是其存在的问题是发热时间不持续，即今年发热效果好，明年使用时，发热效果变差，几年后，发热效果极差。
7.而高温发热设备存在的问题是，加热至指定温度时耗时较长，而且温度控制不稳定，同时在高温发热后，发热板不稳定，在多次使用后，发热效率降低，甚至达不到设计的高温。
8.因此，本发明专利的发明人欲开发一种具备稳定性高的高温发热板及其制备方法。
技术实现要素：
9.为解决上述技术问题，本发明提供了一种高温发热板及其制备方法。
10.本发明的技术方案是：一种高温发热板，包括：
11.微晶玻璃板，在微晶玻璃板上设置100-150μm的导热绝缘层，在所述导热绝缘层上设置导电层，在导电层上覆盖20-80μm的石墨烯发热层，在石墨烯发热层上设置150-200μm的封装绝缘层。
12.进一步的，所述导电层为银浆电路。
13.进一步的，所述导电层所用银浆的组分包括：银粉、环氧树脂和玻璃粉，其中银粉75-85份，环氧树脂10-40份，玻璃粉5-8份，平滑剂、分散剂、流平剂、消泡剂各1份。
14.进一步的，所述导热绝缘层的组分包括：环氧树脂、绝缘填料和玻璃粉，其中绝缘填料75-85份，环氧树脂10-40份，玻璃粉5-8份，平滑剂、分散剂、流平剂、消泡剂各1份。
15.进一步的，所述绝缘填料为钛白粉、碳化硅、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氮化镁、氮化硅、碳化钨中的至少一种。
16.进一步的，所述石墨烯发热层的组分包括：碳、环氧树脂和玻璃粉，其中碳30-85份，环氧树脂10-40份，玻璃粉5-8份，平滑剂、分散剂、流平剂、消泡剂各1份。根据发热效率的不同，选择不同的含碳量，总的来说，含碳量越高，发热效果越好。
17.进一步的，所述碳为碳黑、石墨片、石墨烯、碳纳米管中的至少一种。
18.进一步的，所述封装绝缘层的组分包括：绝缘填料、环氧树脂和玻璃粉，其中绝缘
填料75-85份，环氧树脂10-40份，玻璃粉5-8份，平滑剂、分散剂、流平剂、消泡剂各1份。此层的绝缘填料为二氧化钛、碳化硅、氧化铝、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氮化硅中的至少一种。
19.一种高温发热板的制备方法，包括：
20.对微晶玻璃进行裁切形成规定尺寸的微晶玻璃板；
21.在微晶玻璃板上使用网板印刷工艺全覆盖印制导热绝缘层，并使用烧结工艺进行烧结；
22.在导热绝缘层上通过网板印刷工艺印制导电层，且导电层为银浆电路，同时银浆电路的引脚露出导热绝缘层，并使用烧结工艺进行烧结；
23.在导电层上通过网板印刷工艺印制石墨烯发热层，且石墨烯发热层与导热绝缘层尺寸相同，并使用烧结工艺进行烧结；
24.在石墨烯发热层上通过网板印刷工艺印制封装绝缘层，且封装绝缘层与导热绝缘层的尺寸相同，并使用烧结工艺进行烧结；
25.在银浆电路的引脚处设置导线，在引脚和导线的连接处设置耐高温绝缘胶，并通过导线连接电源。
26.进一步的，网板印刷工艺包括：将待处理产品水平放置在加工台，将网板设置在产品上面，网板内倒入混合物料，使用刮板刮涂1-5次，取下网板，得到带有印刷图案的产品。
27.进一步的，烧结工艺包括：
28.烘干：150-200℃下烘干并固化；
29.低温煅烧：在240-300度(本技术中的度均指摄氏度)下对产品进行煅烧，并持续10-20分；
30.高温烧结：升温至350-600度，对产品进行烧结，并持续20-30分；
31.降温：产品冷却至室温。
32.可以是自然冷却，可以是风冷，即用与室温相同的冷风进行吹拂，使其快速降温，不建议直接使用冷水等冷却液直接进行冷却。
33.进一步的，裁切后的微晶玻璃可以是圆形、矩形、正方形、多边形等，一般来说是圆形、矩形或正方形。
34.本发明的高温发热板的有益效果是，此高温发热板是在微晶玻璃的基础上进行加工，其结构强度、韧性较好；其次在微晶玻璃的表面设置的导热绝缘层、导电层、石墨烯发热层和封装绝缘层，能有效的利用导电层进行发热，同时石墨烯发热层保证发热后散热的及时，提高发热效率，同时在导热绝缘层和封装绝缘层的设计，保证了此高温发热板的使用安全。
35.高温发热板的制备方法的有益技术效果：制备方法简单，可靠，通过网板印刷工艺和烧结工艺的配合，使得每一层在烧结后均能有效的与微晶玻璃融合，保证了结合的强度，同时也为高温发热板的加工提供了便利。
具体实施方式
36.为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
37.第一、制备不同规格的微晶玻璃板，分别是：
38.十个圆形板，尺寸为直径16.30cm。
39.十个中尺寸板，尺寸为80mm*133.35mm。
40.十个大尺寸板，尺寸为130.4mm*203.2mm。
41.第二，印刷和烧结
42.在十个圆形加热板(标号a1-10)，选择同一板，分别配制并印刷导热绝缘层，且导热绝缘层呈矩形设置，随后进行第一次烧结；
43.再选择网板，分别配制并印制导电层，使银浆电路进行分布，并露出引脚，随后进行第二次烧结，此时银浆电路并非完全覆盖，仅在电路部分凸出导热绝缘层，其余部分仍为导热绝缘层；
44.再选择同一规格的网板，配制并印刷石墨烯发热层，且将导电层覆盖，仅留引脚部分，再进行第三次烧结；
45.选择同一规格的网板，配制并印制封装绝缘层，再进行第四次烧结。
46.同理，在十个中尺寸板(标号b1-10)和十个大尺寸板(标号c1-10)上进行同样的操作，需控制十个中尺寸板上的导电层的线路保持一致，同理，十个大尺寸板上的线路也需要保持一致。
47.第三，测试
48.将待测试产品的引脚连接导线(也可以将导线预埋在微晶玻璃板上，当印刷导电层时，将银浆电路的连接部分与预埋的导线进行导通即可)，并通过导线连接在电阻测试仪上，测试其阻值。
49.将待测试产品的引脚连接导线，并通过导线连接在110v和220v的电压下(由于本产品是出口和国内销售同步进行，所以在测试时，使用了110v和220v两种不同的电压进行测试)，起始温度为室温25度，通电后，分别测试温度到达343度和371度所用时间。
50.表1a类加热板的测试数据
51.[0052][0053]
从表1分析可知，此圆形加热板的阻值在100-120ω之间，在110v时，加热至343度的时间不超过4min，加热至371度的时间不超过5min；在220v时，加热至343度的时间约2min30s，加热至371度的耗时约3min，当耗时在5min时，其加热温度能达到460度，同时第一个试样a0在10min时，其热平衡温度在372.6度，a1-10中，选择a2(阻值最小)和a10(阻值最大)作为比较，测试10min的热平衡温度，a2的热平衡温度在487.3度，a10的热平衡温度在396.7度；当然，为了保证使用安全，本发明将温度控制371度以内。其中表1中a0是做到的较高阻值的样品，其在110v的最高的加热温度仅在377度，即在10min的加热时达到371度，基本达到其加热的最高温度。
[0054]
表2b类加热板的测试数据
[0055]
[0056][0057]
从表2分析可知，此中尺寸加热板的阻值在30-40ω之间，在110v时，加热至343度的时间一般不超过3min30s，加热至371度的时间不超过4min30s；在220v时，加热至343度的时间约1分14秒，加热至371度的耗时约1分48秒。其中选择b2(阻值最大)和b5(阻值最小)进行10min测试，其中b2的热平衡温度是413.9度，b5的热平衡温度是451.2度。
[0058]
表3c类加热板的测试数据
[0059][0060]
[0061]
从表3分析可知，此大尺寸加热板的阻值在10-20ω之间，在110v时，加热至343度的时间一般不超过6min，加热至371度的时间一般不超过8min；在220v时，加热至343度的时间约2分44秒，加热至371度的耗时约3分12秒。其中选择c3(阻值最小)和c9(阻值最大)进行10min测试，其中c3的热平衡温度是457度，c9的热平衡温度是382度。
[0062]
综上所述：
[0063]
第一，在110v时，圆形加热板、中尺寸加热板和大尺寸加热板的一般能在8min内完成371度的加热，实现了高温发热。满足了日常生活中的高温加热需求，而且发热稳定。
[0064]
第二，在220v时，能更快的完成加热，而且发热稳定。同时，本发明的高温发热板的发热主要依靠银浆电路和石墨烯发热层的配合实现，根据不同的阻值能实现不同温度的发热，一般来说，会有343度和371度两种规格。
[0065]
第三，在微晶玻璃板作为基板，保证整体的稳定，在表面进行烧结，同时两侧的绝缘层能更好的保证发热板的安全，同时也保证了其发热的稳定，即内部的导电层能保证稳定存在。在烧结时，先能使树脂进行固定，保证每一层的稳定，最后由于玻璃粉的存在，在高温煅烧时，树脂分解，随后玻璃粉能与微晶玻璃板进行融合，进一步保证了高温发热板的稳定存在，即最终的成品中是不存在树脂的。而且微晶玻璃板本身具备较好的强度和韧性，能有效的保证最终成型的高温发热板的强度和韧性。
[0066]
第四，本发明的高温发热板能在较短时间达到接近400度的加热温度，可以应用于取暖、桑拿等，还可以应用于烤箱、厨房加热或者烘干设备。
[0067]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种高温发热板，其特征在于，包括：微晶玻璃板，在微晶玻璃板上设置100-150μm的导热绝缘层，在所述导热绝缘层上设置导电层，在导电层上覆盖20-80μm的石墨烯发热层，在石墨烯发热层上设置150-200μm的封装绝缘层。2.根据权利要求1所述的高温发热板，其特征在于，所述导电层为银浆电路。3.根据权利要求2所述的高温发热板，其特征在于，所述导电层所用银浆的组分按重量份数计，包括：银粉75-85份，环氧树脂10-40份，玻璃粉5-8份，平滑剂、分散剂、流平剂、消泡剂各1份。4.根据权利要求1所述的高温发热板，其特征在于，所述导热绝缘层的组分按重量份数计，包括：绝缘填料75-85份，环氧树脂10-40份，玻璃粉5-8份，平滑剂、分散剂、流平剂、消泡剂各1份。5.根据权利要求1所述的高温发热板，其特征在于,所述石墨烯发热层的组分按重量份数计，包括：碳30-85份，环氧树脂10-40份，玻璃粉5-8份，平滑剂、分散剂、流平剂、消泡剂各1份。6.根据权利要求1所述的高温发热板，其特征在于，所述封装绝缘层的组分按重量份数计，包括：绝缘填料75-85份，环氧树脂10-40份，玻璃粉5-8份，平滑剂、分散剂、流平剂、消泡剂各1份。7.根据权利要求4或6所述的高温发热板，其特征在于，所述绝缘填料为二氧化钛、碳化硅、氧化铝、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氮化硅中的至少一种。8.一种高温发热板的制备方法，其特征在于，包括：对微晶玻璃进行裁切形成规定尺寸的微晶玻璃板；在微晶玻璃板上使用网板印刷工艺全覆盖印制导热绝缘层，并使用烧结工艺进行烧结；在导热绝缘层上通过网板印刷工艺印制导电层，且导电层为银浆电路，同时银浆电路的引脚露出导热绝缘层，并使用烧结工艺进行烧结；在导电层上通过网板印刷工艺印制石墨烯发热层，且石墨烯发热层与导热绝缘层尺寸相同，并使用烧结工艺进行烧结；在石墨烯发热层上通过网板印刷工艺印制封装绝缘层，且封装绝缘层与导热绝缘层的尺寸相同，并使用烧结工艺进行烧结；在银浆电路的引脚处设置导线，在引脚和导线的连接处设置耐高温绝缘胶，并通过导线连接电源。9.根据权利要求8所述的高温发热板的制备方法，其特征在于，包括：网板印刷工艺包括：将待处理产品水平放置在加工台，将网板设置在产品上面，网板内倒入混合物料，使用刮板刮涂1-5次，取下网板，得到带有印刷图案的产品。10.根据权利要求8所述的高温发热板的制备方法，其特征在于，烧结工艺包括：烘干：150-200℃下烘干并固化；低温煅烧：在240-300度下对产品进行煅烧，并持续10-20分；高温烧结：升温至350-600度，对产品进行烧结，并持续20-30分；降温：产品冷却至室温。
技术总结
本发明公开了一种高温发热板及其制备方法，属于发热材料领域。高温发热板包括：微晶玻璃板，在微晶玻璃板上设置100-150μm的导热绝缘层，在导热绝缘层上设置导电层，在导电层上覆盖20-80μm的石墨烯发热层，在石墨烯发热层上设置150-200μm的封装绝缘层。此高温发热板是在微晶玻璃的基础上进行加工，其结构强度、韧性较好；其次在微晶玻璃的表面设置的导热绝缘层、导电层、石墨烯发热层和封装绝缘层，能有效的利用导电层进行发热，同时石墨烯发热层保证发热后散热的及时，提高发热效率，同时在导热绝缘层和封装绝缘层的设计，保证了此高温发热板的使用安全。同时制备方法简单，可靠。可靠。
