干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法技术

一种干压式电热功能陶瓷的制造方法，先铺设第一层陶瓷前驱体，再在第一层陶瓷前驱体的顶面上铺设第一层含碳高聚物溶液，然后在第一层含碳高聚物溶液上覆盖第二层陶瓷前驱体，第二层陶瓷前驱体的底面与第一层陶瓷前驱体的顶面相互接触，再在第二层陶瓷前驱体的顶面上铺设第二层含碳高聚物溶液，……，依次循环，直至覆盖最后一层陶瓷前驱体以得到毛坯体，再对毛坯体干压成型以获得成型体，然后将成型体在隔氧条件下进行烧结以获得产品。本设计不仅电热利用率较高，便于施工应用，而且能使产品整块导电，发热均匀。

Manufacturing method, product and application method of dry pressing electrothermal functional ceramics

The invention relates to a manufacturing method of dry pressing electrothermal functional ceramics, in which the first layer of ceramic precursor is laid first, the first layer of carbon containing polymer solution is laid on the top surface of the first layer of ceramic precursor, and then the second layer of ceramic precursor is covered on the first layer of carbon containing polymer solution, the bottom surface of the second layer of ceramic precursor is in contact with the top surface of the first layer of ceramic precursor, and then the second layer of ceramic precursor is laid The top surface of the precursor is laid with a second layer of carbon containing polymer solution And then, the blank body is obtained by covering the last layer of ceramic precursor, then the blank body is dry pressed to obtain the molding body, and then the molding body is sintered under the condition of oxygen isolation to obtain the product. The design not only has a high utilization rate of electric heating and is convenient for construction application, but also can make the whole product conduct electricity and generate even heat.

【技术实现步骤摘要】
干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法
本专利技术涉及一种功能陶瓷，尤其涉及一种干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法，具体适用于增强热传导效率，提高电热利用率。
技术介绍
功能陶瓷，是指在应用时主要利用其非力学性能的陶瓷，其通常具有一种或多种功能。传统的地暖式采暖中，通常是在瓷砖下面埋设发热线(发热线基本都由金属电阻丝或碳纤维组成)，发热线通电发热并将热量通过瓷砖表面散发到室内中，对室内进行供暖保温。这种通电发热的工艺存在的问题是：①电热利用率不高，发热线形成的发热层与瓷砖之间会形成层间热阻碍；②施工复杂，需要将发热线预埋在深处，分层施工，周期长；③施工层厚，降低了室内高度。公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的电热利用率较低的缺陷与问题，提供一种电热利用率较高的干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种干压式电热功能陶瓷的制造方法，包括以下步骤：第一步，毛坯体的制取：先铺设第一层陶瓷前驱体，再在第一层陶瓷前驱体的顶面上铺设第一层含碳高聚物溶液，然后在第一层含碳高聚物溶液上覆盖第二层陶瓷前驱体，第二层陶瓷前驱体的底面与第一层陶瓷前驱体的顶面相互接触，再在第二层陶瓷前驱体的顶面上铺设第二层含碳高聚物溶液，……，依次循环，直至覆盖最后一层陶瓷前驱体以得到毛坯体；所述陶瓷前驱体的铺设次数至少为两次，所述含碳高聚物溶液的铺设次数至少为一次，且陶瓷前驱体的铺设次数大于含碳高聚物溶液的铺设次数；所述含碳高聚物溶液的溶质为酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯腈、苯二甲酰苯二胺、聚酰胺、聚乙烯醇、纤维素、木质素、丝素蛋白中的任意一种；所述陶瓷前驱体的制作材料为陶瓷泥、陶瓷粉或两者的混合物，所述陶瓷泥为陶瓷粉与水混合而成的泥状混合物；第二步，成型体的制取：对上述的毛坯体干压成型以获得成型体，该成型体静置时不松散；在压制的过程中，含碳高聚物溶液承压扩散，且渗入相邻的上层陶瓷前驱体、下层陶瓷前驱体内；第三步，陶瓷的烧结成型：先将上述的成型体送入陶瓷窑炉内，再对成型体在隔氧条件下进行烧结，以获得所述的电热功能陶瓷。所述陶瓷粉的组成成分及其重量份比为：二氧化硅40―70，三氧化二铝10―30，余料2―20，所述余料为氧化钠、氧化钾、氧化钙、二氧化钛中的任意一种或任意组合。所述陶瓷粉的制取原料为高岭土、纳长石、钾长石、石英、云母、锂辉石、蒙脱土、伊利石、滑石、堇青石中的任意一种或任意组合。所述含碳高聚物溶液的质量百分比浓度为5％―50％。所述含碳高聚物溶液承压扩散后，其渗入相邻的上层陶瓷前驱体、下层陶瓷前驱体内以形成上渗透区3、下渗透区4，上渗透区3蔓延至上层陶瓷前驱体的顶面，下渗透区4蔓延至下层陶瓷前驱体的底面。所述对上述的毛坯体干压成型以获得成型体中的压强为20―100MPa。所述隔氧条件为：成型体被包围在惰性气体中，或成型体被包围在木炭粉中，或成型体周围的空间被抽真空。所述烧结的温度为1000―1400℃，烧结的时间为1―3h。一种电热功能陶瓷，其依据上述干压式电热功能陶瓷的制造方法制得。一种电热功能陶瓷的应用方法，包括以下步骤：先获取上述电热功能陶瓷，再在电热功能陶瓷的前后端面上涂上导电胶以得到涂胶体，然后对涂胶体的两端通电，实现通电发热，或先对多个涂胶体进行串联连接以得到串联体，再对串联体的两端通电，实现通电发热；所述通电的电压不高于220V。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术一种干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法中，间隔的铺设陶瓷前驱体、含碳高聚物溶液以得到毛坯体，毛坯体的底层、顶层均为陶瓷前驱体，再将毛坯体干压成型以获得成型体，随后，在对成型体烧结时，含碳高聚物溶液通过高温烧制碳化成导电碳材料，同时，陶瓷前驱体通过高温烧制成为陶瓷，导电碳材料、陶瓷一并形成，从而获得包含有导电碳材料的电热功能陶瓷，该设计的优点包括：首先，通电即可产生热量的导电碳材料居于陶瓷的内部，而不是像现有技术位于瓷砖的下方，不会导致层间热阻碍，热损耗低，热传导效率高，能够提高电热利用率；其次，导电碳材料分布于陶瓷内部的设计能确保本设计在应用时，直接铺设即可，既不会降低室内高度，也不需要像现有技术将发热线预埋在深处，降低了施工难度，缩短了施工周期；再次，通电的导电碳材料居于陶瓷内部，而陶瓷本身导热不导电，自身限温、防火、电绝缘，具有很好的安全性；第四，采用碳材料发热，而不是金属发热，不会产生对人体有害的电磁辐射波。因此，本专利技术不仅电热利用率较高，便于施工应用，而且安全性较强，不会产生电磁辐射波。2、本专利技术一种干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法中，在压制的过程中，含碳高聚物溶液承压扩散，且渗入相邻的上层陶瓷前驱体、下层陶瓷前驱体内，该设计能够提高含碳高聚物溶液与陶瓷前驱体的混合均匀度，从而提高导电碳材料在陶瓷中的分布均匀度，不仅能使最终的产品能够整体通电发热，而且可以使热量更加均匀的分布,同时也可以在电磁屏蔽等领域有应用的潜力。因此，本专利技术不仅能够整体通电发热，而且热量的分布均匀度较高。3、本专利技术一种干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法中，初始存在于陶瓷前驱体内的只是含碳高聚物溶液，而不是导电碳材料(如碳纤维)，直至在后续烧结后，含碳高聚物溶液才会碳化成导电碳材料，而不是将导电碳材料直接置入陶瓷内，该设计的优点包括：首先，省去了专门的碳纤维制造环节，不需要专门生产碳纤维，成本极其低廉；其次，碳纤维易脆断分散，不易将其直接置于毛坯体或成型体内部，除非采用专门的助剂对碳纤维进行预处理；再次，相比较只有碳纤维所在区域发生的区域性导电，本产品可以整体通电，且通电发热后的热量分布均匀度较高，应用更加广泛。因此，本专利技术不仅制作成本较低，不需要助剂处理，更加节能环保，而且产品整块导电，发热均匀，类型丰富，适应各类民用陶瓷。4、本专利技术一种干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法中，只需在现有的陶瓷生产线上，在陶瓷粉体加压之前加入含碳高聚物溶液，就可以生产本电热功能陶瓷，适宜规模化生产。因此，本专利技术利于推广应用，能够规模化生产。5、本专利技术一种干压式电热功能陶瓷的制造方法、产品及应用方法中，在应用时，无论是涂胶体，还是串联体，都适用于国内常见的各种日常电源，包括家用电源、电池等，应用难度较低，此外，产品的外型还能根据各种需求进行专门设计，产品类型丰富，适应各类民用陶瓷。因此，本专利技术的应用范围较广。附图说明图1是本专利技术中成型体的一种结构示意图。图2是本专利技术中成型体的另一种结构示意图。图3是本专利技术中涂胶体的通电示意图。图4是本专利技术中串联体的通电示意图。图中：上层陶瓷前驱体1、下层陶瓷前驱体2、上渗透区3、下渗透区4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干压式电热功能陶瓷的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步骤：/n第一步，毛坯体的制取：先铺设第一层陶瓷前驱体，再在第一层陶瓷前驱体的顶面上铺设第一层含碳高聚物溶液，然后在第一层含碳高聚物溶液上覆盖第二层陶瓷前驱体，第二层陶瓷前驱体的底面与第一层陶瓷前驱体的顶面相互接触，再在第二层陶瓷前驱体的顶面上铺设第二层含碳高聚物溶液，……，依次循环，直至覆盖最后一层陶瓷前驱体以得到毛坯体；所述陶瓷前驱体的铺设次数至少为两次，所述含碳高聚物溶液的铺设次数至少为一次，且陶瓷前驱体的铺设次数大于含碳高聚物溶液的铺设次数；/n所述含碳高聚物溶液的溶质为酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯腈、苯二甲酰苯二胺、聚酰胺、聚乙烯醇、纤维素、木质素、丝素蛋白中的任意一种；/n所述陶瓷前驱体的制作材料为陶瓷泥、陶瓷粉或两者的混合物，所述陶瓷泥为陶瓷粉与水混合而成的泥状混合物；/n第二步，成型体的制取：对上述的毛坯体干压成型以获得成型体，该成型体静置时不松散；在压制的过程中，含碳高聚物溶液承压扩散，且渗入相邻的上层陶瓷前驱体(1)、下层陶瓷前驱体(2)内；/n第三步，陶瓷的烧结成型：先将上述的成型体送入陶瓷窑炉内，再对成型体在隔氧条件下进行烧结，以获得所述的电热功能陶瓷。/n...

【技术特征摘要】
1.一种干压式电热功能陶瓷的制造方法，其特征在于所述制造方法包括以下步骤：
第一步，毛坯体的制取：先铺设第一层陶瓷前驱体，再在第一层陶瓷前驱体的顶面上铺设第一层含碳高聚物溶液，然后在第一层含碳高聚物溶液上覆盖第二层陶瓷前驱体，第二层陶瓷前驱体的底面与第一层陶瓷前驱体的顶面相互接触，再在第二层陶瓷前驱体的顶面上铺设第二层含碳高聚物溶液，……，依次循环，直至覆盖最后一层陶瓷前驱体以得到毛坯体；所述陶瓷前驱体的铺设次数至少为两次，所述含碳高聚物溶液的铺设次数至少为一次，且陶瓷前驱体的铺设次数大于含碳高聚物溶液的铺设次数；
所述含碳高聚物溶液的溶质为酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯腈、苯二甲酰苯二胺、聚酰胺、聚乙烯醇、纤维素、木质素、丝素蛋白中的任意一种；
所述陶瓷前驱体的制作材料为陶瓷泥、陶瓷粉或两者的混合物，所述陶瓷泥为陶瓷粉与水混合而成的泥状混合物；
第二步，成型体的制取：对上述的毛坯体干压成型以获得成型体，该成型体静置时不松散；在压制的过程中，含碳高聚物溶液承压扩散，且渗入相邻的上层陶瓷前驱体(1)、下层陶瓷前驱体(2)内；
第三步，陶瓷的烧结成型：先将上述的成型体送入陶瓷窑炉内，再对成型体在隔氧条件下进行烧结，以获得所述的电热功能陶瓷。


2.根据权利要求1所述的一种干压式电热功能陶瓷的制造方法，其特征在于：所述陶瓷粉的组成成分及其重量份比为：二氧化硅40―70，三氧化二铝10―30，余料2―20，所述余料为氧化钠、氧化钾、氧化钙、二氧化钛中的任意一种或任意组合。


3.根据权利要求1所述的一种干压式电热功能陶瓷的制造方法，其特征在于：所述陶瓷粉的制取原料为高岭土、纳长石、钾长石、石英、云母、锂辉石、蒙脱土、伊利石、滑石、堇青石中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岱祺，李建强，罗磊，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42