[发明专利]一种新型纳米碳纤维石英电热管的制作方法

说明书

本发明公开了一种新型纳米碳纤维石英电热管的制作方法，包括渗入槽的选择、碳纤维的固定、加热保温、干燥、浸泡、加热保温等步骤。本申请方法使得纳米碳管和纳米碳溶胶加入到碳纤维材料的过程中不会发生团聚而失去作用，制得的碳纤维电发热材料电热转换率达到95％以上，在同样使用条件下，采用其制得的电发热产品节能达到15～20％，大幅度提高了产品的节能效果，实现节能减排。利用纳米碳素材料具有的高吸附性、高催化活性、对碳素电加热材料电热转换率及导热性大幅度提高等优异特性，将其加入到碳纤维电发热材料中，使将碳纤维电发热材料的电热转换率、导热性能得到大幅度提高，从而达到节能的效果，实现节能减排。

技术领域

本发明属于加热材料技术领域，尤其涉及一种新型纳米碳纤维石英电热管的制作方法。

背景技术

碳是元素周期表中第二周期第IV的主族元素，其最外层电子结构为2S²2P²，故其得失电子能力均较差，所以在常温下，其化学性质不活泼，在纳米尺寸状态下，由于其表面能很高、比表面积很大，因而其化学活性被大大激发，其表面原子既有可能获得4个电子成为2S²2P⁶的稳定结构，也有可能失去4个电子形成1S²的稳定结构，同时也能失去2个2P电子成为1S²2P²亚稳结构，也能获得1个电子形成2S²2P³亚稳结构，从而使其在化学反应中常常表现出许多特异的性能。它的应用为许多行业带来重大的技术突破和技术革命，其应用范围和领域也不断扩大，碳素材料已经成为科学家关注的重点。

众所周知，面积越大其体系的表面能就越大，体系越不稳定，如果纳米碳粉颗粒能够稳定存在而不发生团聚，只有两种可能，一是其表面采用了包裹剂，使纳米碳颗粒间不直接接触而不发生团聚；二是每个纳米碳颗粒都带有同种电荷。同种电荷相互排斥而使纳米碳颗粒不能接触而不发生团聚，即双电层效应。首先在包裹剂的情况下，如对纳米碳粉进行通电时，在电场的作用下，纳米碳颗粒内部的自由电子产生定向运动，但是自由电子必须穿过其表面的包裹剂层才能达到另一极。由于纳米碳颗粒非常细小，自由电子穿过的包裹层很多，所以自由电子的移动十分困难。宏观上表现出不导电；其次在双电层的情况下，由于自由电子要通过双电层实际上比通过包裹层更为困难，所以纳米碳粉在宏观上都表现为不导电。

目前，人们使用的电发热材料已经有很多，从最早使用的金属电阻丝发热材料到后来的非金属电阻发热材料，如石墨碳布、石墨碳棒等，近年来又研制成功了电发热薄膜材料，使得电发热材料的电热转换率大幅度提高。然而在这几种电发热材料中，金属电发热材料电热转换率最低，非金属电阻发热材料电热转换率较金属材料明显提高，如石墨碳布、石墨碳棒、碳纤维等，最高的要数电发热薄膜材料，可高达99％以上，但目前这种电发热材料一般只能用于150℃以下低温发热电器中，所以家用发热电器使用的加热材料以碳纤维最多，一般为碳素电发热材料，碳纤维电发热材料的电热转换率可达85％左右，为防止其氧化，一般将其真空密闭在石英管内。目前市场上的电暖炉等均采用这种电发热材料——石英碳纤维电热管。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种新型纳米碳纤维石英电热管的制作方法。本申请制得的碳纤维电发热材料，其电热转换率达到95％以上，在同样使用条件下，采用其制得的电发热产品节能达到15～20％，大幅度提高了产品的节能效果，实现了节能减排。本申请利用纳米碳素材料具有的高吸附性、高催化活性、对碳素电加热材料电热转换率及导热性大幅度提高等优异特性，将其加入到碳纤维电发热材料中，使将碳纤维电发热材料的电热转换率、导热性能得到大幅度提高，从而达到节省电能的效果，实现节能减排。

为了能够达到上述所述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型纳米碳纤维石英电热管的制作方法，包括以下步骤：

(1)渗入槽的选择：渗入槽选耐200℃以上高温的塑料制成，渗入槽大小为淹没过碳纤维，在渗入槽中制作可取动的不锈钢格子，不锈钢格子两端设有固定碳纤维的装置；