一种基于碳纸作为发热层的木质地板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于碳纸作为发热层的木质地板及其制备方法，属于装修及采暖技术领域。本发明专利技术采用造纸湿法成型技术制备得到碳纤维纸层，另外通过浸渍、热压技术将聚吡咯均匀分布在碳纤维纸层上，制备得到低电阻发热层，能够实现低电压快速发热的功能，电热转换效率最高可高达98％；发热层具有薄而轻，匀度好的特点，使得比其他的采用碳纤维做成的产品发热更加均匀，温度均匀性高达98％。本发明专利技术方法简单，绿色环保，工艺技术成熟，成本低，对人体健康有益，适合于工业化生产。

A Wood Floor Based on Carbon Paper as Heating Layer and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳纸作为发热层的木质地板及其制备方法
本专利技术涉及一种基于碳纸作为发热层的木质地板及其制备方法，属于装修及采暖

技术介绍
由于人民生活水平日益提高，人均收入和供暖需求较高，接受新鲜事物能力较强，电热地板等新型供暖方式容易打开市场。综合考虑节能环保、投资强度、采暖成本等因素，在南方需要供暖的地区进行大规模集中采暖系统建设可行性较低。相比之下，电热地板等分户式采暖系统更符合“南方供暖”的需求特点，其绿色环保，安全耐用，在未来将迎来良好的发展机遇。碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好，导电导热性能和电磁屏蔽性能优越等。碳纤维发热材料是本世纪最具有竞争力的高科技材料，许多经济发达国家纷纷研制生产和使用碳纤维发热材料，以取代传统的金属、PTC(热敏电阻)等的发热材料。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。专利CN104533049A公开了一种低压内置发热交错层压低热地板，公开了一种以碳纤维发热线为发热体，中层和下层板坯之间设置或贴服聚脂膜隔热层或者聚苯乙烯隔热膜，并在表板与基材之间设置纳米银导热介质层的地板，其使用材料太昂贵，不利于推广使用。专利CN105275182A公开了一种基于碳纤维面发热体的新型内置式自热地板，碳纤维面发热层为碳纤维纸或者碳纤维织物，碳纤维与植物纤维、天然纤维或化纤经过是通过机织设备织造得到含碳量为99～100％的碳纤维纸或者平纹碳纤维织物，绝缘保温层为玻璃纤维层；但是使用机织设备制备得到碳纤维纸不够均匀，使得地板的发热效果均匀性大大降低。现有技术中公开的基于碳纤维的发热地板中碳纤维的含量高，会大大增加生产成本，因此会严重的限制其使用。若要电热地板得到大规模的应用，就必须减低生产成本、简化生产工艺。此外，目前市场上的发热地板一般是让每个发热地板并联在220V下实现发热，容易在漏电的情况下，而本技术过利用聚吡咯附着在碳纸上，将低其电阻率，并实现串联连接在低电压快速发热的技术，实现即使在漏电等情况也能保证人体安全。
技术实现思路
为了解决上述的现有技术中存在的发热层电阻率比较大，不能在安全电压下快速发热等问题，本专利技术提供了一种基于碳纸作为发热层和玻纤纸作为隔热层的新型木质地板及其制备方法，本专利技术采用造纸湿法成型技术制备得到碳纤维纸层，另外通过浸渍、热压技术将聚吡咯均匀分布在碳纤维纸层上，制备得到低电阻发热层，能够实现低电压快速发热的功能，本专利技术方法简单，绿色环保，工艺技术成熟，成本低，对人体健康有益，适合于工业化生产。首先，本专利技术提供了一种基于碳纸作为发热层的木质地板的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)制备碳纤维纸发热层：S1将经过去油去脂的碳纤维与打浆后的木浆进行混合，加入分散剂，在疏解器中疏解30min，得到混合浆料，经过湿法成形、脱水、烘干，得到碳纤维纸；S2取吡咯进行减压蒸馏预处理，将得到的吡咯与十二烷基苯磺酸钠(DBSNa)以2:1的摩尔比混合后溶于含20％(体积比)乙醇的水溶液中，机械搅拌使其溶解，同时缓慢将吡咯质量的1～2％的0.1～2mol/L的过硫酸铵(APS)滴加到反应体系中，就行在零下温度下搅拌24小时，最后抽滤干燥得到聚吡咯；再按照聚吡咯和环氧树脂1:5的摩尔质量比溶于丙酮中，超声处理30～60min制备得到聚吡咯悬浮液，将上述制备的碳纤维纸在聚吡咯悬浮液中浸渍、烘干、热压，得到碳纤维纸复合层；S3在上述得碳纤维纸复合层上安装导电片和导电针组成得导电电极，即可得到得碳纤维纸发热层；(2)制备隔热层：取两种不同直径的玻璃棉纤维按照1:1的质量比放入疏解器中，在浆料疏解器疏解15min，将疏解好的玻璃棉浆料放入成型器中加水成型器体积的70～90％，并调节玻璃棉纤维浆料的pH值为2.5～3.5，经过湿法成形、脱水、烘干，得到玻璃纤维纸；(3)将步骤(1)制备得到的碳纤维纸发热层和步骤(2)制备得到的玻璃纤维纸通过加入粘结剂使其复合得到复合层，其中玻璃纤维层位于下层；(4)将装饰层、芯层、步骤(3)制备得到的复合层、底层按照由上到下的顺序，通过树脂或胶粘剂进行热压得到基于碳纸作为发热层的木质地板。在本专利技术的一种实施方式中，所述木浆为针叶木浆，加入量为总量的70～80％，所述打浆的打浆度为30～50°SR。在本专利技术的一种实施方式中，所述碳纤维是长度为3～10mm。在本专利技术的一种实施方式中，所述混合浆料中碳纤维含量为混合浆料的总质量的5％～30％。在本专利技术的一种实施方式中，所述分散剂加入量为纤维总量的0.5wt％～1wt％，分散剂种类有APAM(阴离子聚丙烯酰胺)、CMC(羧甲基纤维素)、PEO(聚氧化乙烯)、Tween80(吐温80)或SDBS(十二烷基苯磺酸钠)中的一种或几种。在本专利技术的一种实施方式中，步骤S1中所述的在105℃下烘30min。在本专利技术的一种实施方式中，所述两种玻璃棉纤维的直径分别为3～5μm和1～2μm，所述玻璃棉纤维是通过火焰法制备得到的。在本专利技术的一种实施方式中，所述pH值得调节通过添加10～15wt％硫酸溶液或盐酸溶液实现。在本专利技术的一种实施方式中，步骤(2)中所述烘干的温度为90～120℃，时间为30min。在本专利技术的一种实施方式中，所述胶粘剂为氰基丙烯酸酯或氰基丙烯酸酯-乙酰化羟丙基纤维素。在本专利技术的一种实施方式中，所述装饰层、芯层和底层为木质层。本专利技术还提供了上述方法制备得到的一种基于碳纸作为发热层的木质地板。本专利技术同现有技术相比具有如下的有益效果：(1)发热层采用碳纤维纸发热层，碳纤维的热效率高，工作过程中光通量远远小于金属发热体，电热转换效率最高可高达98％；本专利技术中的发热层采用湿法成型技术制备而成的纸张，其都具有薄而轻，匀度好的特点，使得比其他的采用碳纤维做成的产品发热更加均匀，温度均匀性高达98％，且本专利技术的发热层的发热迅速，在36V电压下能够在30min从温度10℃升温50℃，能够更好的满足消费者的需求；此外，使用碳纤维纸作为发热层，碳纤维的含量仅占碳纤维纸层的5～30％，相对于现有技术而言，大大的节省了碳纤维的用量，降低了生产成本；使用聚吡咯使得碳纤维纸层的电阻大大减小，能够实现在低电压、快速发热的功能。(2)发热层使用的碳纸，其产生的红外线促进对人体血液循环，对人体健康非常有益；(3)隔热层采用两种不同直径的玻璃棉纤维疏解后，通过湿法成型技术制备，使得其不但轻薄，且具有与现有技术相比更强的隔热效果；除此之外，本专利技术制备的隔热层还具有良好的隔音效果，为用户提供了良好的休息睡眠环境；(4)本专利技术中，发热层与隔热层同时放在地板内部，避免了现有技术中需单独铺设保温隔热层的问题，节约空间并减少了装修费用；(5)隔热层和发热层都是使用纸张材料，易于加工生产，且纸张轻薄，地板厚度或者重量等不会因隔热层和发热层的加入发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳纸作为发热层的木质地板的制备方法，其特征在于，以碳纤维纸作为发热层，所述方法包括以下步骤：(1)制备碳纤维纸发热层：S1将经过去油去脂的碳纤维与打浆后的木浆进行混合，加入分散剂，在疏解器中疏解30～60min，得到混合浆料，混合浆料经过湿法成形、脱水、烘干，得到碳纤维纸；S2取吡咯进行减压蒸馏预处理，将得到的吡咯与十二烷基苯磺酸钠以2:1～1:1的摩尔比混合后溶于含20～50vol.％乙醇的水溶液中，搅拌使其溶解，同时缓慢将吡咯质量的1～2％的0.1～2mol/L的过硫酸铵滴加到反应体系中，在零下温度下搅拌18～24小时，最后抽滤干燥得到聚吡咯，再按照聚吡咯和环氧树脂1:5～1:10的摩尔质量比溶于丙酮中，超声处理30～60min，制备得到聚吡咯悬浮液，将上述制备的碳纤维纸在聚吡咯悬浮液中浸渍、烘干、热压，得到碳纤维纸复合层；S3在上述得碳纤维纸复合层上安装导电片和导电针组成得导电电极，即可得到得碳纤维纸发热层；(2)制备隔热层：取两种不同直径的玻璃棉纤维按照1:1～1:5的质量比放入疏解器中，在浆料疏解器疏解15～30min，将疏解好的玻璃棉浆料放入成型器中加入水至成型器体积的70～90％，并调节玻璃棉纤维浆料的pH值为2.5～3.5，经过湿法成形、脱水、烘干，得到玻璃纤维纸；(3)将步骤(1)制备得到的碳纤维纸发热层和步骤(2)制备得到的玻璃纤维纸通过粘结剂复合得到复合层，其中玻璃纤维层位于下层；(4)将装饰层、芯层、步骤(3)制备得到的复合层、底层按照由上到下的顺序，通过树脂或胶粘剂进行热压得到基于碳纸作为发热层的木质地板。...

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纸作为发热层的木质地板的制备方法，其特征在于，以碳纤维纸作为发热层，所述方法包括以下步骤：(1)制备碳纤维纸发热层：S1将经过去油去脂的碳纤维与打浆后的木浆进行混合，加入分散剂，在疏解器中疏解30～60min，得到混合浆料，混合浆料经过湿法成形、脱水、烘干，得到碳纤维纸；S2取吡咯进行减压蒸馏预处理，将得到的吡咯与十二烷基苯磺酸钠以2:1～1:1的摩尔比混合后溶于含20～50vol.％乙醇的水溶液中，搅拌使其溶解，同时缓慢将吡咯质量的1～2％的0.1～2mol/L的过硫酸铵滴加到反应体系中，在零下温度下搅拌18～24小时，最后抽滤干燥得到聚吡咯，再按照聚吡咯和环氧树脂1:5～1:10的摩尔质量比溶于丙酮中，超声处理30～60min，制备得到聚吡咯悬浮液，将上述制备的碳纤维纸在聚吡咯悬浮液中浸渍、烘干、热压，得到碳纤维纸复合层；S3在上述得碳纤维纸复合层上安装导电片和导电针组成得导电电极，即可得到得碳纤维纸发热层；(2)制备隔热层：取两种不同直径的玻璃棉纤维按照1:1～1:5的质量比放入疏解器中，在浆料疏解器疏解15～30min，将疏解好的玻璃棉浆料放入成型器中加入水至成型器体积的70～90％，并调节玻璃棉纤维浆料的pH值为2.5～3.5，经过湿法成形、脱水、烘干，得到玻璃纤维纸；(3)将步骤(1)制备得到的碳纤维纸发热层和步骤(2)制备得到的玻璃纤维纸通过粘结剂复合得到复合层，其中玻璃纤维层位于下层；(4)将装饰层、芯层、步骤(3)制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王士华，汤龙其，龙柱，胡爱林，李志强，郭帅，李广斌，张如强，
申请(专利权)人：连云港市工业投资集团有限公司，江南大学，连云港纤维新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32