一种带反射结构的碳纤维编织辐射加热带制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带反射结构的碳纤维编织辐射加热带，加热带包括正面发射层和背面反射层，正面发射层中碳纤维与高反射率纤维的用量比例为5:1-10:1；背面反射层中碳纤维与高反射率纤维的用量比例为1:5-1:10。1)分别确定碳纤维和高反射率纤维的用量；2)对碳纤维和高反射率纤维进行除杂处理后，在碳纤维和高反射率纤维的表面涂覆浸润剂；3)将涂覆有浸润剂的碳纤维和高反射率纤维采用混合编织的形式编织成带状织物；4)编织后采用瞬时高温法除去碳纤维和高反射率纤维表面的浸润剂。本实用新型专利技术在加热带背面特定部位实现高反射率与高发射率的配置，整体辐射带具备自反射特性，能够将带状编织织物加热体的辐射能量进行方位改变和调整。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种带反射结构的碳纤维编织辐射加热带。
技术介绍
电加热是目前工业、民用甚至航空航天的普遍加热方式，不同加热设备内配制的加热元件是达到高效率加热的关键部件。目前的电加热元件根据受热体的温度要求不同可分为中低温和高温加热两个范畴，其中的加热传导方式也分为热传导、热对流和热辐射三种。目前对于真空环境中的加热设备来讲，其主要的加热方式为热辐射加热，该加热方式能够实现热量的直接快速交换，合理配制加热体和受热体的分子原子振动结构机理，即可达到大深度一致性加热的目的，完全可以达到理想均匀的加热效果。目前的辐射加热体均为金属材质和陶瓷材质，一部分采用碳材质作为福射加热的高效发热介质。而在碳材质发热介质中，碳纤维是首选的高效发热体的制备原料，碳纤维的含碳量在93%以上，接近绝对黑体，在真空环境和高低温环境中的热膨胀系数近乎为零，能够实现理想化的尺寸稳定效果。此外，碳纤维也是一种柔性碳材料，具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、高温环境杂质释放量少等优异特性，用碳纤维作为辐射发热体进行电热辐射设备的制造，特别适合工业加热、民用取暖、低温烘烤设备等多个领域。然而目前以碳纤维作为真空辐射加热体的应用效果反馈来看，该碳材质的加热体也存在一些问题。第一，碳纤维柔性加热体在加工和装配过程中会存在大量的纤维毛丝断丝，严重影响的纤维电阻和辐射特性的均匀性；第二，碳纤维柔性发热体的自定型效果不好，目前采用的定型胶均为各种合成树脂的复合胶黏剂，一旦与碳纤维长丝纤维形成复合结构，在长期的高低温变化过程中会出现具备微裂纹，影响电热体的电阻均匀性及力学特性，长期应用会造成整体电热元件的损坏;第三，碳纤维属于发射率较高的强辐射材料，该材料在各个方向和部位均近乎绝对黑体，达到对特定方位的高效辐射效果，需要外加反射配件，增加了装配的难度，同时全方位的漫辐射也降低了辐射加热能量的利用率。
技术实现思路
本技术的目的为了解决现有技术中碳材质加热体存在的技术问题，提供一种带反射结构的碳纤维编织辐射加热带。为了解决上技术问题，本技术的技术方案为:高反射率纤维在制备碳纤维编织辐射加热带中的应用，所述高反射率纤维为金属纤维或带有反射涂层的复合纤维。优选的，所述金属纤维为铜纤维、铝纤维或不锈钢纤维;带有反射涂层的复合纤维为金属涂层碳纤维或金属涂层陶瓷纤维。—种带反射结构的碳纤维编织辐射加热带，包括正面发射层和背面反射层，正面发射层中碳纤维与高反射率纤维的用量比例为5:1-10:1;背面反射层中碳纤维与高反射率纤维的用量比例为1:5-1:10。背面反射层需要通过调整碳纤维与反射纤维的用量比得以实现，背面反射层与正面发射层的厚度比根据整体带状织物厚度和加热功率要求灵活调整。优选的，正面发射层和背面反射层的界面处全部用高反射率纤维制备。优选的，所述碳纤维为T300、T700或T800碳纤维中的任意一种。上述带反射结构的碳纤维编织辐射加热带的制备方法，包括如下步骤:I)分别确定碳纤维和高反射率纤维的用量;该用量是根据所需要的加热功率和辐射加热能量要求确定的。2)对碳纤维和反射纤维进行除杂处理后，在碳纤维和高反射率纤维的表面涂覆浸润剂;在纤维表面涂覆一定的浸润剂可以实现不同纤维混合时的有效界面结合。3)将涂覆有浸润剂的碳纤维和高反射率纤维采用混合编织的形式编织成带状织物;若带状织物局部需要承受的强度大于其他部位需要承受的强度，对其进行局部编织强化；4)编织后采用瞬时高温法除去碳纤维和高反射率纤维表面的浸润剂。优选的，步骤2)中，所述浸润剂占纤维总重量的5-10%。该使用量的浸润剂可以使不同种类的纤维间更好地浸润、贴合。优选的，步骤2)中，所述浸润剂为热塑性复合胶黏剂，为热塑性树脂和热固性树脂的混合物。其重量比根据实际要求灵活调整比例。进一步优选的，所述热塑性树脂为聚氨酯树脂、聚苯硫醚树脂、聚乙烯树脂或聚丙烯树脂中的一种或多种;所述热固性树脂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂或硅胶树脂中的一种或多种。优选的，步骤4)中，采用瞬时通电的方式提供瞬时高温，通电的电压为100-220V，瞬时通电的时间为l-3s。由于碳纤维作为真空辐射加热体会存在如下问题。第一，碳纤维柔性加热体在加工和装配过程中会存在大量的纤维毛丝断丝，严重影响的纤维电阻和辐射特性的均匀性；第二，碳纤维柔性发热体的自定型效果不好，目前采用的定型胶均为各种合成树脂的复合胶黏剂，一旦与碳纤维长丝纤维形成复合结构，在长期的高低温变化过程中会出现具备微裂纹，影响电热体的电阻均匀性及力学特性，长期应用会造成整体电热元件的损坏;第三，碳纤维属于发射率较高的强辐射材料，该材料在各个方向和部位均近乎绝对黑体，达到对特定方位的高效辐射效果，需要外加反射配件，增加了装配的难度，同时全方位的漫辐射也降低了辐射加热能量的利用率。可见，现有的碳纤维编织的加热体较难实现以下性能的其中之一:加热的均匀性、自定型能力以及辐射的高效利用，更难以实现兼顾以上三种性能。本技术中利用碳纤维和高反射率纤维的混编，由于高反射率纤维为金属纤维，具有较好的弹性和刚性，实现了加热带的柔性和刚性，进而实现了加热带的柔性定型，防止了碳纤维的过度形变造成的断丝，也避免了在碳纤维上涂覆定型胶出现的微裂纹对加热带电阻均匀性和力学性能的影响。同时，高反射率纤维具有较好的辐射反射能力，与碳纤维混编，提高了加热带对辐射能的定向反射能力，实现了辐射的有效利用，解决了传统的碳纤维加热体安装需要外加反射配件的弊端。本技术的有益效果是:1、本技术的碳纤维辐射加热带采用高发射率碳纤维与高反射率纤维的混合编织，通过编织结构局部的混杂编织强化，实现了整体辐射加热带的柔性与刚性兼备的目标，在能够任意弯折的基础上，使纤维具备一定的韧性和弹性，能够适应不同温度环境下当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带反射结构的碳纤维编织辐射加热带，其特征在于：包括正面发射层和背面反射层，正面发射层和背面反射层均由碳纤维与高反射率纤维混编而成，且背面反射层中的高反射纤维的用量大于正面反射层中的高反射纤维的用量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵圣尧，朱波，曹伟伟，蔡珣，乔琨，王永伟，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37