专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202311611847.9 | 申请日 | 2023-11-29 |
公开(公告)号 | CN117644020A | 公开(公告)日 | 2024-03-05 |
申请人 | 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 潘智军; 潘卓成; 王勇; | 第一发明人 | 潘智军 |
权利人 | 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:安徽省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:安徽省合肥市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:安徽省合肥市蜀山区湖光东路1201号国家电子商务产业园16号派蒙大厦 | 邮编 | 当前专利权人邮编:230031 |
主IPC国际分类 | B05D7/24 | 所有IPC国际分类 | B05D7/24 ; H05B3/14 ; H05B3/16 ; H05B3/20 ; C09D11/03 ; C03C17/00 ; B05D7/00 ; B05D3/02 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 12 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 华进联合专利商标代理有限公司 | 专利代理人 | 孟嘉欣; |
摘要 | 本 申请 涉及一种微晶玻璃发热板及其制备方法和加热装置。微晶玻璃发热板的制备方法包括以下步骤:使含有 石墨 烯和玻璃粉的发热油墨 覆盖 于第一微晶玻璃之上,形成液膜;对液膜进行 烧结 处理,形成发 热层 ;对发热层进行封装处理,制备微晶玻璃发热板;其中,烧结处理包括以下步骤:通过梯度升温处理,使液膜升温至烧结 温度 ,保温25min~35min,并进行梯度降温处理;烧结处理满足:(1)在高于400℃的温度下的升温时间不超过30min;(2)烧 结温 度比第一微晶玻璃的 软化 点低40℃~60℃;(3)烧结温度比玻璃粉的始熔温度高150℃~200℃。该方法可获得发热性能稳定、结合强度好的微晶玻璃发热板。 | ||
权利要求 | 1.一种微晶玻璃发热板的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: |
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说明书全文 | 微晶玻璃发热板及其制备方法和加热装置技术领域[0001] 本申请涉及发热板的技术领域,特别是涉及一种微晶玻璃发热板及其制备方法和加热装置。 背景技术[0002] 发热板是将发热油墨覆盖于玻璃基板上,并经过烧结、烘干或固化等工序而制成的发热组件,可用于制备隧道炉和电热炉等加热装置。其中,发热油墨通常含有金属粉或碳材料等导电填料。相比于银粉等金属粉,以碳材料为导电填料的发热油墨具有成本低的优势。 [0003] 在众多碳材料中,石墨烯被誉为“新材料之王”,导电导热性能优异,热稳定性良好,制热效率高。相比于炭黑,石墨烯具有很高的耐高温氧化性,能在有氧环境中短时耐450℃的高温。但是,石墨烯基发热油墨通过高温烧结处理制成发热板时方阻容易升高,所形成的发热层容易破裂或脱落,发热板的发热温度容易衰减,难以应用于500℃以上的高温发热环境中。发明内容 [0004] 基于此,有必要提供一种微晶玻璃发热板及其制备方法和加热装置,以克服石墨烯基发热油墨通过高温烧结处理制成发热板时方阻容易升高,所形成的发热层容易破裂或脱落,发热板的发热温度容易衰减,难以应用于500℃以上的高温发热环境中的问题。 [0005] 本申请的上述目的是通过如下技术方案进行实现的: [0006] 本申请第一方面,提供一种微晶玻璃发热板的制备方法,包括以下步骤: [0007] 使含有石墨烯和玻璃粉的发热油墨覆盖于第一微晶玻璃之上,形成液膜; [0008] 对所述液膜进行烧结处理,形成发热层; [0009] 对所述发热层进行封装处理,制备所述微晶玻璃发热板; [0010] 其中,所述烧结处理包括以下步骤:通过梯度升温处理,使所述液膜升温至烧结温度,保温25min 35min,并进行梯度降温处理;~ [0011] 所述烧结处理满足: [0012] (1)在高于400℃的温度下的升温时间不超过30min; [0013] (2)所述烧结温度比所述第一微晶玻璃的软化点低40℃ 60℃;~ [0014] (3)所述烧结温度比所述玻璃粉的始熔温度高150℃ 200℃。~ [0015] 在其中一个实施例中,所述烧结温度为540℃ 560℃。~ [0016] 在其中一个实施例中,所述玻璃粉满足以下条件中的一个或多个: [0017] (1)所述玻璃粉的始熔温度为350℃ 400℃;~ [0018] (2)所述玻璃粉的烧结温度为500℃ 600℃;~ [0019] (3)所述玻璃粉的热膨胀系数≤100×10‑7/K。 [0020] 在其中一个实施例中,所述梯度升温处理包括以下步骤: [0021] 于100℃ 150℃下加热5min 10min;~ ~ [0022] 于300℃ 350℃下加热5min 10min;~ ~ [0023] 以400℃/h 500℃/h的升温速率升温至所述烧结温度。~ [0024] 在其中一个实施例中,所述梯度降温处理的降温速率为50℃/h 200℃/h。~ [0025] 在其中一个实施例中,对所述发热层进行封装处理,包括以下步骤: [0026] 使密封胶覆盖于所述第一微晶玻璃之上,形成围绕所述发热层的粘接层; [0027] 将第二微晶玻璃覆盖于所述发热层和所述粘接层之上,进行固化处理,制备所述微晶玻璃发热板。 [0028] 在其中一个实施例中,满足以下条件中的一个或多个: [0029] (1)所述固化处理的温度为200℃ 250℃;~ [0030] (2)所述固化处理的时间为50min 60min。~ [0032] 在其中一个实施例中,所述发热油墨还包括粘结剂、分散剂、消泡剂和流平剂。 [0033] 在其中一个实施例中,所述发热油墨包括如下质量份的原料: [0034] 所述玻璃粉 20份 40份、~ [0035] 所述石墨烯 5份 20份、~ [0036] 所述粘结剂 40份 60份、~ [0037] 所述分散剂 1份 5份、~ [0038] 所述消泡剂 0.1份 1份、以及~ [0039] 所述流平剂 0.1份 1份。~ [0040] 本申请第二方面,提供一种微晶玻璃发热板,其采用上述所述的微晶玻璃发热板的制备方法制得。 [0041] 本申请第三方面,提供一种加热装置,其包括上述所述的微晶玻璃发热板。 [0042] 本申请具有以下有益效果: [0043] 本申请以第一微晶玻璃为发热板的基板,相较于普通玻璃和石英玻璃,第一微晶玻璃的热膨胀系数和软化点与玻璃粉较为接近,机械强度高,热稳定性好,与玻璃粉的热熔结合强度更高,制得的发热板的结合强度更好。在烧结过程中,通过对升温时间、保温时间和烧结温度等参数的控制,可以防止石墨烯在高温有氧的环境中发生热氧化,避免发热板的电阻升高而降低发热性能,并且有利于促使玻璃粉与第一微晶玻璃之间进行热熔结合,从而提升发热板的结合强度。此外,通过封装处理,可以避免石墨烯在发热过程中发生热氧化,防止发热性能的大幅度衰减;通过梯度升温处理和梯度降温处理,可以防止因热膨胀系数的差异而导致发热层脱落或破裂。故本申请提供的制备方法能够获得发热性能稳定、结合强度好的微晶玻璃发热板,其可以在500℃的发热温度下持续发热12个月,并且发热性能不衰减。 具体实施方式[0044] 为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。 [0045] 此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。 [0046] 除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。 [0047] 本申请第一方面,提供一种微晶玻璃发热板的制备方法,以解决石墨烯基发热油墨通过高温烧结处理制成发热板时方阻容易升高,所形成的发热层容易破裂或脱落,发热板的发热温度容易衰减,难以应用于500℃以上的高温发热环境中的问题。 [0048] 在一些实施方式中,微晶玻璃发热板的制备方法,包括以下步骤: [0049] 使含有石墨烯和玻璃粉的发热油墨覆盖于第一微晶玻璃之上,形成液膜; [0050] 对液膜进行烧结处理,形成发热层; [0051] 对发热层进行封装处理,制备微晶玻璃发热板; [0052] 其中,烧结处理包括以下步骤:通过梯度升温处理,使液膜升温至烧结温度,保温25min 35min,并进行梯度降温处理; ~ [0053] 烧结处理满足: [0054] (1)在高于400℃的温度下的升温时间不超过30min; [0055] (2)烧结温度比第一微晶玻璃的软化点低40℃ 60℃;~ [0056] (3)烧结温度比玻璃粉的始熔温度高150℃ 200℃。~ [0057] 可以理解地,普通玻璃的热膨胀系数为(80 100)×10‑7/K,但其机械强度低,受应~ ‑7力易碎,在高温下容易炸裂。石英玻璃的热膨胀系数为(4 6)×10 /K,但是其热膨胀系数过~ 低,软化点在1600℃以上,与发热油墨中的玻璃粉之间难以热熔结合,导致发热板的结合强度低。微晶玻璃又称玻璃陶瓷,是一种含有大量微晶相和玻璃相的多晶固体材料,热膨胀系‑7 数为(10 20)×10 /K,软化点约为600℃,与玻璃粉的热膨胀系数和软化点较为匹配;同时,~ 微晶玻璃的机械强度高,耐磨性能好,具有良好的化学稳定性和热稳定性,在高温环境下也能保持很高的机械强度。 [0058] 本申请以第一微晶玻璃为发热板的基板,相较于普通玻璃和石英玻璃,第一微晶玻璃的热膨胀系数和软化点与玻璃粉较为接近,机械强度高,热稳定性好,与玻璃粉的热熔结合强度更高,制得的发热板的结合强度更好。在烧结过程中,通过对升温时间、保温时间和烧结温度等参数的控制,可以防止石墨烯在高温有氧的环境中发生热氧化,避免发热板的电阻升高而降低发热性能,并且有利于促使玻璃粉与第一微晶玻璃之间进行热熔结合,从而提升发热板的结合强度。此外,通过封装处理,可以避免石墨烯在发热过程中发生热氧化,防止发热性能的大幅度衰减;通过梯度升温处理和梯度降温处理,可以防止因热膨胀系数的差异而导致发热层脱落或破裂。故本申请提供的制备方法能够获得发热性能稳定、结合强度好的微晶玻璃发热板,其可以在500℃的发热温度下持续发热12个月,并且发热性能不衰减。 [0059] 可以理解地,在烧结处理中,保温时间为25min 35min,包括但不限于:25min、~26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min、35min,优选地,保温时间为 30min。 [0060] 可以理解地,石墨烯在400℃以上的有氧环境中会快速氧化,因此在高于400℃的温度下的升温时间不超过30min。优选地,在高于350℃的温度下的升温时间不超过30min。 [0061] 可以理解地,烧结温度比第一微晶玻璃的软化点低40℃ 60℃,包括但不限于:40~℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃。优选地,烧结温度比第一微晶玻璃的软化点低50℃。 [0062] 可以理解地,烧结温度比玻璃粉的始熔温度高150℃ 200℃,包括但不限于:150~℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃、200℃。优选地,烧结温度比玻璃粉的始熔温度高200℃。 [0063] 可选地,烧结温度为540℃ 560℃,包括但不限于:540℃、542℃、544℃、546℃、548~℃、550℃、552℃、554℃、556℃、558℃、560℃。优选地,烧结温度为550℃。 [0064] 可选地,第一微晶玻璃的软化点为580℃ 680℃,包括但不限于:580℃、590℃、600~℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃。优选地,第一微晶玻璃的软化点为600℃ 630℃。 ~ [0065] 可选地,玻璃粉的始熔温度为350℃ 400℃,包括但不限于:350℃、355℃、360℃、~365℃、370℃、375℃、380℃、385℃、390℃、395℃、400℃。 [0066] 可选地,玻璃粉的烧结温度为500℃ 600℃,包括但不限于:500℃、510℃、520℃、~530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃、600℃。优选地,玻璃粉的烧结温度为500℃ 580℃。 ~ [0067] 可选地,玻璃粉的热膨胀系数≤100×10‑7/K,包括但不限于:100×10‑7/K、90×10‑7 ‑7 ‑7 ‑7 ‑7 ‑7 ‑7 ‑7/K、80×10 /K、70×10 /K、60×10 /K、50×10 /K、40×10 /K、30×10 /K、20×10 /K、‑7 ‑7 10×10 /K。优选地,玻璃粉的热膨胀系数≤80×10 /K。更优选地,玻璃粉的热膨胀系数≤‑7 60×10 /K。 [0068] 可选地,梯度升温处理包括以下步骤: [0069] 于100℃ 150℃下加热5min 10min;~ ~ [0070] 于300℃ 350℃下加热5min 10min;~ ~ [0071] 以400℃/h 500℃/h的升温速率升温至烧结温度。~ [0072] 其中,于100℃ 150℃下加热5min 10min,可以去除液膜中的水分;于300℃ 350℃~ ~ ~下加热5min 10min,可以去除液膜中的有机物;以400℃/h 500℃/h的升温速率进行升温处~ ~ 理,可以缩短升温时间,防止液膜中的石墨烯发生热氧化。 [0073] 可以理解地,于100℃ 150℃下加热5min 10min时,加热温度包括但不限于:100~ ~℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃;加热时间包括但不限于:5min、6min、7min、8min、 9min、10min。 [0074] 可以理解地,于300℃ 350℃下加热5min 10min时,加热温度包括但不限于:300~ ~℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃;加热时间包括但并不限于:5min、6min、7min、8min、 9min、10min。 [0075] 可以理解地,以400℃/h 500℃/h的升温速率升温至烧结温度时,升温速率包括但~不限于:400℃/h、410℃/h、420℃/h、430℃/h、440℃/h、450℃/h、460℃/h、470℃/h、480℃/h、490℃/h、500℃/h。 [0076] 可选地,梯度降温处理的降温速率为50℃/h 200℃/h,包括但不限于:50℃/h、60~℃/h、70℃/h、80℃/h、90℃/h、100℃/h、110℃/h、120℃/h、130℃/h、140℃/h、150℃/h、160℃/h、170℃/h、180℃/h、190℃/h、200℃/h。 [0077] 可选地,对发热层进行封装处理,包括以下步骤: [0078] 使密封胶覆盖于第一微晶玻璃之上,形成围绕发热层的粘接层; [0079] 将第二微晶玻璃覆盖于发热层和粘接层之上,进行固化处理,制备微晶玻璃发热板。 [0080] 可选地,固化处理的温度为200℃ 250℃,包括但不限于:200℃、210℃、220℃、230~℃、240℃、250℃。优选地,固化处理的温度为200℃ 220℃。 ~ [0081] 可选地,固化处理的时间为50min 60min,包括但不限于:50min、52min、54min、~56min、58min、60min。优选地,固化处理的时间为55min 60min。 ~ [0082] 可选地,使含有石墨烯和玻璃粉的发热油墨覆盖于第一微晶玻璃之上的方法包括丝网印刷法、刮涂法、刷涂法、旋涂法和喷涂法中的一种或多种。优选地,使含有石墨烯和玻璃粉的发热油墨覆盖于第一微晶玻璃之上的方法为丝网印刷法。 [0083] 在一些实施方式中,发热油墨还包括粘结剂、分散剂、消泡剂和流平剂。 [0084] 可选地,发热油墨包括如下质量份的原料: [0085] 玻璃粉 20份 40份、~ [0086] 石墨烯 5份 20份、~ [0087] 粘结剂 40份 60份、~ [0088] 分散剂 1份 5份、~ [0089] 消泡剂 0.1份 1份、以及~ [0090] 流平剂 0.1份 1份。~ [0091] 可选地,石墨烯的层数≤10层,包括但不限于:10层、9层、8层、7层、6层、5层、4层、3层、2层、1层。优选地,石墨烯的层数≤5层。 [0092] 可选地,石墨烯的片径D50≤10μm,包括但不限于:10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm。其中,D50又称中位径或中值粒径,指的是样品的累计力度分布百分数达到50%时所对应的粒径。 [0093] 可选地,石墨烯的比表面积≥250m2/g,包括但不限于:250m2/g、280m2/g、300m2/g、2 2 2 2 2 2 320m/g、350m/g、380m/g、400m/g、450m/g、500m/g。 [0095] 可选地,非离子型纤维素醚包括甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羟乙基甲基纤维素的一种或多种。优选地,非离子型纤维素醚包括羟丙基甲基纤维素和羟乙基甲基纤维素的一种或多种。 [0096] 可选地,非离子型纤维素醚在粘结剂中的质量占比为2% 5%,包括但不限于:2%、~2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%。 [0097] 可选地,粘结剂在20℃下的粘度为1000cP·s 20000cP·s,包括但不限于:~ 1000cP·s、2000cP·s、3000cP·s、4000cP·s、5000cP·s、6000cP·s、7000cP·s、 8000cP·s、9000cP·s、10000cP·s、12000cP·s、15000cP·s、18000cP·s、20000cP·s。优选地,非离子型纤维素醚的质量占比为2%时,粘结剂在20℃下的粘度为1000cP·s ~ 5000cP·s;非离子型纤维素醚的质量占比为5%时,粘结剂在20℃下的粘度为10000cP·s~ 20000cP·s。更优选地,粘结剂为羟丙基甲基纤维素的水溶液,羟丙基甲基纤维素的质量占比为2%,在20℃下的粘度为4000cP·s。 [0098] 可选地,石墨烯专用分散剂包括聚氨酯类分散剂、聚酰胺类分散剂和聚丙烯酸酯类分散剂中的一种或多种。其中,玻璃粉的吸油值低,容易被润湿,而石墨烯的比表面积大、吸油值高,因此应选用具有亲石墨烯官能团的高分子聚合物作为分散剂。 [0100] 可选地,流平剂包括丙烯酸类流平剂和有机硅类流平剂中的一种或多种。流平剂用于使液膜表面平整,使烧结后的发热层厚度均匀,状态美观,并获得良好的方阻均一性。 [0101] 可选地,发热油墨的制备方法包括以下步骤:混合粘结剂、分散剂、消泡剂和流平剂,于500rpm 800rpm的转速下加入玻璃粉和石墨烯,并于2000rpm 2500rpm的转速分散~ ~20min,得到浆料;对浆料进行研磨处理,直至细度≤10μm,得到发热油墨。 [0102] 本申请第二方面,提供一种微晶玻璃发热板,其采用上述所述的微晶玻璃发热板的制备方法制得。 [0103] 在一些实施方式中,微晶玻璃发热板包括依次层叠的第一微晶玻璃、发热层和第二微晶玻璃,以及位于第一微晶玻璃和第二微晶玻璃之间,并围绕发热层设置的密封层。 [0104] 可选地,第一微晶玻璃的厚度和第二微晶玻璃的厚度各自独立地为2mm 6mm,优选~为4mm。 [0105] 可选地,发热层的厚度为为30μm 40μm,包括但不限于:30μm、32μm、34μm、36μm、38μ~m、40μm。 [0106] 可选地,发热层的方阻为50Ω/□ 70Ω/□,包括但不限于:50Ω/□、52Ω/□、54~Ω/□、56Ω/□、58Ω/□、60Ω/□、62Ω/□、64Ω/□、66Ω/□、68Ω/□、70Ω/□。 [0107] 本申请第三方面,提供一种加热装置,其包括上述所述的微晶玻璃发热板。 [0109] 以下结合具体实施例对本申请作进一步详细的说明。 [0110] 以下具体实施例和对比例中,所用的原料,如无特别说明,均为市售产品;所用的仪器,如无特别说明,均为市售产品;所用的工艺,如无特别说明,均为本领域技术人员常规选择。部分原料的来源如下: [0111] 玻璃粉安米微纳新材料(广州)有限公司FD56,始熔温度395℃,线膨胀系数78×‑7 3 310 /K,吸油值10cm/100g 20cm/100g。 ~ [0112] 石墨烯选用以下产品中的至少一种:常州第六元素材料科技股份有限公司2 2 SE1232,比表面积260m/g 350m/g,D50<10μm;苏州北科纳米科技有限公司JCHQGP高品质少~ 2 2 层石墨烯粉末,层数为3层,比表面积420m/g 550m/g,D50<10μm。 ~ [0113] 粘结剂选用以下产品中的至少一种:山东戈麦斯化工有限公司的羟丙基甲基纤维素的水溶液,浓度为2%,20℃下的粘度为4000cP·s;山东一滕新材料股份有限公司的羟丙基甲基纤维素的水溶液,浓度为2%,20℃下的粘度为4000cP·s。 [0114] 水性分散剂选用以下市售产品的至少一种:广州源硅化工有限公司水性石墨浆料超分散剂YG‑210;上海德予得贸易有限公司水性石墨烯导电导热涂料专用分散剂 B6090。 [0115] 水性消泡剂选用以下市售产品的至少一种:毕克345流平剂BYK‑345;赢创迪高 SURFYNOL‑485W 水性油墨低粘度润湿流平剂。 [0116] 水性流平剂选用以下市售产品的至少一种:毕克BYK052助剂工业水性消泡剂;赢创迪高TEGO AIREX901W有机硅水性消泡剂。 [0117] 实施例1 [0118] (1)本实施例的发热油墨的配方请参阅表1。 [0119] 表1. 实施例1 5的发热油墨的配方(单位:质量份)~ [0120] [0121] (2)发热油墨的制备:将粘结、分散剂、流平剂和消泡剂加入到拉缸,置于高速搅拌机中,于500rpm 800rpm的转速下加入玻璃粉和石墨烯,并于2000rpm 2500rpm的转速下分~ ~散20min,得到浆料;利用三辊机对浆料研磨2 3遍,直至刮板细度计测试到细度小于5μm时~ 即可结束研磨。 [0123] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0124] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0125] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0126] 以400℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温30min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0127] 将卡夫特K5800涂覆于第一微晶玻璃上,以形成围绕发热层的粘接层;将第二微晶玻璃覆盖于发热层和粘接层上,并露出银电极;于常温下放置24h,并于200℃下加热60min,使粘接层完全固化而形成密封层,即得微晶玻璃发热板。 [0128] 实施例2 [0129] 本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于:发热油墨的配方。由表1可知,发热油墨中的玻璃粉和石墨烯的质量比为1:0.8。 [0130] 实施例3 [0131] 本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于:发热油墨的配方。由表1可知,发热油墨中的玻璃粉和石墨烯的质量比为1:0.6。 [0132] 实施例4 [0133] 本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于:发热油墨的配方。由表1可知,发热油墨中的玻璃粉和石墨烯的质量比为1:0.4。 [0134] 实施例5 [0135] 本实施例与实施例1基本相同,不同之处在于:发热油墨的配方。由表1可知,发热油墨中的玻璃粉和石墨烯的质量比为1:0.2。 [0136] 此外,本实施例的发热层的面积由10cm×10cm缩减为5cm×5cm。 [0137] 对比例1 [0138] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于:发热层没有进行封装处理,即发热层上没有覆盖第二微晶玻璃,发热层周围没有密封胶固化形成的密封层。 [0139] 对比例2 [0140] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于:将发热油墨中的石墨烯替换成同等质量的炭黑,炭黑选自特密高Super P Li的炭黑粉体。 [0141] 对比例3 [0142] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0143] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0144] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0145] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0146] 以200℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为60min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温30min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0147] 对比例4 [0148] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0149] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0150] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0151] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0152] 以133.33℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为90min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温30min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0153] 对比例5 [0154] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0155] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0156] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0157] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0158] 以100℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为120min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温30min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0159] 对比例6 [0160] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0161] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0162] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0163] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0164] 以400℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温10min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0165] 对比例7 [0166] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0167] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0168] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0169] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0170] 以400℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温20min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0171] 对比例8 [0172] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0173] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0174] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0175] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0176] 以400℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温60min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0177] 对比例9 [0178] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0179] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0180] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0181] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0182] 以400℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温90min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0183] 对比例10 [0184] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0185] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0186] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0187] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0188] 以200℃/h的升温速率,从350℃升温至450℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于450℃下保温30min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0189] 对比例11 [0190] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0191] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0192] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0193] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0194] 以300℃/h的升温速率,从350℃升温至500℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于500℃下保温30min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0195] 对比例12 [0196] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0197] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0198] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0199] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0200] 以500℃/h的升温速率,从350℃升温至600℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于600℃下保温30min,并以3℃/min的降温速率冷却至室温。 [0201] 对比例13 [0202] 本对比例与实施例1基本相同,不同之处在于烧结处理,具体步骤如下: [0203] 对液膜进行如下的烧结处理,以形成发热层: [0204] 置于烘箱中,于120℃下烘烤5min,使液膜中的水分完全挥发; [0205] 转入马弗炉中,于350℃下烘烤10min,使液膜中的有机物完全分解; [0206] 以400℃/h的升温速率,从350℃升温至550℃,即升温时间为30min,使液膜中的玻璃粉逐渐熔化并排出气体;于550℃下保温30min,直接从马弗炉取出,置于室温中进行快速冷却。 [0207] 测试例 [0208] 对微晶玻璃发热板进行如下测试,实施例1 5的结果见表2,对比例1 13的结果见~ ~表3。 [0209] (1)结合强度:观察发热层与第一微晶玻璃的熔合情况并记录。 [0210] (2)表面铅笔硬度:参照《GB/T6739‑2006 色漆和清漆:铅笔法测定漆膜硬度检测标准》,利用艾锐普QHQ‑A手推式铅笔硬度计(或称漆膜划痕硬度测试仪、三合一油漆硬度仪)对发热层的表面铅笔硬度进行测试。 [0211] (3)厚度:用测厚仪分别测试第一微晶玻璃的厚度和覆有发热层的第一微晶玻璃的厚度,可计算得发热层的厚度。 [0212] (4)方阻:利用胜利万用表VC9801测试发热层的方阻。 [0213] (5)发热稳定性:使微晶玻璃发热板于恒定电压下通电发热至500℃;利用菲力尔FLIR手持式红外热像仪E5‑XT,垂直于发热表面30cm处测试其发热温度,每隔30min测试一次发热温度,连续测试10次,根据发热温度衰减情况推断微晶玻璃发热板在500℃下的发热稳定性。 [0214] 表2. 实施例1 5的测试数据~ [0215] [0216] 注:基板指前文所述的第一微晶玻璃。 [0217] 表3. 对比例1 13的测试数据~ [0218] [0219] 注:基板指前文所述的第一微晶玻璃。 [0220] 由表2可知,采用本申请的烧结工艺,能够制得结合强度高、发热稳定性号的微晶玻璃发热板。在相同的烧结工艺下,随着发热油墨中的石墨烯的添加量逐渐降低,发热层的方阻逐渐增大,所需的发热电压也逐渐增大。 [0221] 在表3中,将实施例1和对比例1 13逐一进行对比,可知:~ [0222] (1)对比例1的发热层没有进行封装处理,微晶玻璃发热板在发热时暴露于高温有氧的环境中,在设定好发热到500℃的初始电压后,其发热温度会越来越低,发热初期下降快,发热温度降至400℃后衰减变缓,最终稳定在280℃。由此可知,石墨烯在400℃以上的高温有氧环境中会快速氧化,而在280℃内的耐热氧化性好,因此在烧结过程中应对400℃以上的升温时间进行控制。 [0223] (2)对比例2将石墨烯替换成炭黑,在相同的烧结工艺下,制得的发热层方阻极高,说明炭黑的耐热氧化性差,不适用于500℃的高温发热环境。 [0224] (3)对比例3 5将350℃升温至550℃的升温时间由30min分别延长至60min、90min~和120min,由于升温时间过长,石墨烯受热氧化而部分分解,导致发热板的电阻升高,发热性能变差。 [0225] (4)对比例6 9将于550℃下的保温时间由30min分别变为10min、20min、60min和~90min;由于第一微晶玻璃的软化点在600℃,保温时间缩短,第一微晶玻璃与玻璃粉的热熔结合程度较低,导致发热层在多次发热测试中容易脱落;保温时间延长,石墨烯受热氧化而部分分解,导致发热板的方阻升高,发热性能变差。 [0226] (5)对比例10 12将烧结温度由550℃分别变为450℃、500℃和600℃;烧结温度过~低时,发热层与第一微晶玻璃之间的热熔结合程度较低,甚至没有熔合;烧结温度过高时,石墨烯受热氧化分解速度快,方阻升高非常明显。 [0227] (6)对比例13没有进行梯度降温处理,由于发热层和第一微晶玻璃之间的热膨胀系数存在差异,快速冷却时产生的收缩应力过大,导致发热层表面碎裂。 [0228] 综上,采用实施例1的发热油墨配方,制得的微晶玻璃发热板的方阻低,所需的发热电压也很低,具有能耗低、安全性高的优点。同时,采用实施例1 5的烧结工艺,能够有效~防止石墨烯氧化而导致方阻升高,并获得结合强度高、发热稳定性好的微晶玻璃发热板。 [0229] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。 |