一种多层树脂复合型电加热轻质地板及其制备方法与流程

本发明属于复合地板，具体是指一种多层树脂复合型电加热轻质地板及其制备方法。

背景技术：

1、地板辐射取暖设施相较于暖气等取暖设施，具有环保、清洁、热效高、节省空间等特点，在许多特定条件下，地板辐射取暖的灵活性也较高，能够适应多种环境，比如，帐篷、地铁、高铁等具有移动性地点；可组装的电加热地板采暖加工简单，热能利用率高，常见的电加热地板往往在复合地板层间添加一层具有加热功能的电阻丝，将电能转化为热能，但这种方式的安全性较低，容易使局部位置的温度过高而热量不均匀，甚至可能引发火灾；复合地板面板为木质材料，导热效率较低，地板升温速度慢；现有技术中，通常以石墨烯作为电加热地板的发热材料，石墨烯是碳原子杂化组成的二维纳米材料，具有高电导率、高热导率，超过同属碳材料的碳纳米管和金刚石，石墨烯常与聚合物形成导热复合材料，石墨烯的平层结构能够提供多渠道的声子传输，但石墨烯由于粒径较小，其在聚合物中容易发生团聚，造成导电导热网络受到阻断，传热效率降低，发热不均匀。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种多层树脂复合型电加热轻质地板及其制备方法，为了解决传热效率降低，发热不均匀的问题，通过将多层功能性材料进行复合形成轻质地板，提高复合地板的综合性能，在耐磨层和耐压层中添加改性氮化硼，提高导热效率，以具有三维碳骨架结构支撑的石墨烯复合材料，在聚合物基体内形成高效连通的导电、导热网络，以二氧化硅和氧化铝作为隔热材料，阻止热量向地面散失。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种多层树脂复合型电加热轻质地板，所述复合型电加热轻质地板从上至下包括以下部分：耐磨层、耐压层、电加热膜、隔热层；

3、优选地，所述耐磨层厚度0.2-0.5mm；所述耐压层厚度为1-2mm；所述电加热膜厚度为0.5-1mm；所述隔热层厚度为3-5mm；

4、优选地，所述耐磨层包括如下重量份的组分：聚苯硫醚树脂90-120份、聚四氟乙烯树脂20-30份、聚偏二氟乙烯树脂10-20份、改性氮化硼20-30份、玻璃纤维10-20份、耐磨填料10-20份、1076抗氧化剂0.1-0.5份；

5、优选地，所述耐磨层的制备方法具体包括以下步骤：

6、①将氮化硼纳米片置于去离子水中，得到氮化硼纳米片分散液，调节ph至9.0-9.5，加入十八烷基三甲基溴化铵，在80-90℃下进行回流反应，5-7h后，过滤，去离子水洗涤固体，70-80℃下真空干燥20-30h后，得到改性氮化硼；

7、②将二硼化钛在氢氧化钠溶液中进行活化处理，活化温度为100-120℃，活化时间为2-3h，过滤，固体转移至全氟癸基三乙氧基硅烷溶液中，400-500w下超声处理1-2h，加入氧化锆磨球进行研磨处理，1-2h后，用无水乙醇清洗磨球，去除多余溶剂，烘干，得到耐磨填料；

8、③将聚苯硫醚树脂、聚四氟乙烯树脂和聚偏二氟乙烯树脂混合均匀，加热至熔融状态，在搅拌机上按照100-120rpm速度搅拌1h，加入1076抗氧化剂，持续搅拌30-40min，得到基体材料；

9、④向步骤③所制备的基体材料中加入步骤①所制备的改性氮化硼、玻璃纤维和步骤②所制备的耐磨填料，按照挤出温度250-270℃，熔融挤出后，转移至吹塑机中吹塑成型，得到耐磨层。

10、优选地，在步骤①中，所述氮化硼纳米片分散液中，氮化硼纳米片的质量浓度为50-60g/l；

11、优选地，在步骤①中，所述十八烷基三甲基溴化铵的添加量为氮化硼纳米片质量的0.3-0.5%；

12、优选地，在步骤②中，所述氢氧化钠溶液中氢氧化钠的质量分数为40-50%；

13、优选地，在步骤②中，所述二硼化钛在氢氧化钠溶液中的质量浓度为0.1-0.15g/ml；

14、优选地，在步骤②中，所述全氟癸基三乙氧基硅烷溶液为全氟癸基三乙氧基硅烷在无水乙醇中的溶液，全氟癸基三乙氧基硅烷溶液的质量浓度为20-30g/l；

15、优选地，在步骤②中，所述全氟癸基三乙氧基硅烷与二硼化钛质量比为1:10-20；

16、优选地，所述耐压层包括如下重量份的组分：40-50份聚乙烯树脂、20-30份聚氨酯弹性体、20-30份改性氮化硼、5-8份马来酸酐接枝聚醋酸乙烯酯、3-6份恶唑啉交联剂、1-3份1076抗氧化剂、1-3份硬脂酸钙、0.5-1份防老剂264；

17、优选地，所述耐压层中的改性氮化硼与所述耐磨层中的改性氮化硼的制备方法相同；

18、优选地，所述电加热膜的原料具体包括以下重量份的组分：50-60份纤维素、5-10份氧化石墨烯、2-3份碳酸盐、45-56份聚偏二氟乙烯；

19、优选地，碳酸盐包括碳酸钠、碳酸钙和碳酸氢钠中的至少一种；

20、优选地，所述电加热膜的制备方法具体包括以下步骤：

21、s1、将纤维素和碳酸盐混合分散于去离子水中，加入氧化石墨烯，在300-450w下进行超声处理30min，过滤，留固体在通风条件下完全干燥，得到石墨烯发泡前体物；

22、s2、将管式炉预热至300-400℃，将步骤s1所制备的石墨烯发泡前体物转移至石英舟中，置于管式炉中，进行热处理1-3min，用1mol/l的盐酸溶液反复洗涤，去除多余的碳酸盐，得到氧化石墨烯/纤维素复合物；

23、s3、将步骤s2中所制备的氧化石墨烯/纤维素复合物在管式炉中进行热解，在氮气氛围下，以10℃/min进行升温，升温至600-800℃时，保温1-1.5h，自然冷却至室温后，得到三维碳骨架石墨烯；

24、s4、将步骤s3所制备的三维碳骨架石墨烯分散于dmac中，400-500w下超声处理1-2h，加入pvdf溶液，置于磁力搅拌器上以200-300rpm速度搅拌4-6h，得到电加热膜前体溶液；

25、s5、将步骤s4所制备的电加热膜前体溶液置于烘箱中，在真空条件下，80-100℃进行干燥处理，12-15h后，得到电加热膜；

26、优选地，在步骤s1中，所述纤维素在去离子水中的质量分数为5-10%；

27、优选地，在步骤s4中，所述三维碳骨架石墨烯在dmac中的质量浓度为10-15g/l；

28、优选地，在步骤s4中，所述pvdf溶液为pvdf溶解于dmac中，pvdf在dmac中的质量浓度为20-30g/l。

29、优选地，所述隔热层包括以下重量份的组分：10-20份复合隔热填料、70-80份聚四氟乙烯、5-10份玻璃纤维；

30、优选地，所述隔热层的制备方法具体包括以下组分：

31、a、将聚甲基氢硅氧烷和有机醇铝化合物进行反应，反应温度为250-300℃，反应时间5-8h，得到凝胶前驱体；

32、b、将步骤a中所制备的凝胶前驱体在氧气条件下进行热解反应，热解温度为700-800℃，热解时间为2-3h，待反应体系自然冷却至室温后，研磨过100目筛，得到复合隔热填料；

33、c、将步骤b所制备复合隔热填料和聚四氟乙烯粉末分散于无水乙醇中，混合后，加入玻璃纤维，高速搅拌器中以1000-1200rpm搅拌2-3h，干燥，得到预成型粉末；

34、d、将步骤c所制备的预成型粉末置于压力机中压制成型，脱模后放入高温炉中进行高温处理，以2℃/min升温至340-360℃，保温2-4h后自然冷却至室温，得到隔热层；

35、优选地，在步骤a中，所述聚甲基氢硅氧烷和有机醇铝化合物之间的质量比为5-20:1。

36、本发明还提供了一种多层树脂复合型电加热轻质地板，具体包括如下步骤：所述复合型电加热轻质地板由耐磨层、耐压层、电加热膜和隔热层用耐高温聚氨酯或环氧结构胶进行胶合，压制成型。

37、本发明取得的有益效果如下：

38、本发明提供一种多层树脂复合型电加热轻质地板及其制备方法，通过将多层功能性材料进行复合形成轻质复合地板，提高复合地板的综合性能；本发明复合型电加热轻质地板的耐磨层中，耐磨填料由二硼化钛经过硅烷试剂改性，增加了二硼化钛在耐磨层聚合物体系中的分散性能，同时，具有高疏水基团，能够增加耐磨层聚合物体系中的疏水性能，提高耐磨性；耐磨层和耐压层中均含有改性氮化硼，氮化硼经过表面活性剂进行改性，能够提高氮化硼在聚合物基体中的分散性能，有利于导热网络的连通，从而提高耐磨层和耐压层的传热能力，减少热量在地板内部的损失，提高地板发热效率；电加热层以pvdf为聚合物基体，以纤维素为三维碳骨架模板，负载石墨烯，形成复杂的导电、导热网络，增强电加热膜的电热转换效率，纤维素和碳酸钠混合后，加入氧化石墨烯，由于氧化石墨烯表面基团活泼，能够与纤维素分子基团上的羟基形成氢键，从而提高氧化石墨烯的分散性能，加热后，由于碳酸钠分解产生h2o和co2，使纤维素发生膨胀，形成三维结构，氧化石墨烯能够均匀负载与三维结构上，经高温热解后，氧化石墨烯表面基团分解，还原为石墨烯，纤维素三维碳骨架形成，与pvdf复合后，形成电热膜，具有高效电热转化能力；本发明所述多层树脂复合型电加热轻质地板隔热层中，具有复合隔热填料，以聚甲基氢硅氧烷和有机醇铝发生热聚合反应，形成聚铝硅氧烷，在高温热解后，形成氧化硅和氧化铝掺杂隔热填料，能够阻止热量的散失，提高隔热能力。