[發(fā)明專利]半弧形碳纖維發(fā)熱體的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910187368.2
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN101880164A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程顯軍
• 申請（專利權(quán)）人: 程顯軍
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/83;C04B35/84;H05B3/14
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技術(shù)領(lǐng)域??本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域，具體的講是涉及半弧形碳纖維發(fā)熱體的制備方法。

背景技術(shù)??電熱元件是加熱設(shè)備的關(guān)鍵部件。當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的加熱元件為金屬材料，因加熱溫度不同，加熱元件分高溫、中溫和低溫三種類型。在低溫狀態(tài)下，多用電阻絲通電加熱，由于電阻絲表面溫度高，并且加熱時(shí)發(fā)出可見光，熱效率低，電熱元件表面負(fù)荷率高，壽命短，特別是接頭部位容易氧化斷落。目前低溫輻射管加熱元件主要采用電阻絲，外部配以耐熱鋼保護(hù)套保護(hù)電阻絲，但由于電阻絲本身特性所限，熱效率轉(zhuǎn)化較低。碳纖維本身為含碳量95％以上的纖維材料，自身接近絕對黑體，熱轉(zhuǎn)化效率和熱輻射效率極高，同時(shí)，碳纖維還具有高強(qiáng)度，高模量，耐高溫，耐腐蝕等諸多優(yōu)異性能，用碳纖維加工制造電加熱輻射管特別適合民用取暖、電熱鍋爐、低溫烘烤設(shè)備等領(lǐng)域。由于直接用碳纖維本身加工成的加熱元件支撐強(qiáng)度較低，必須纏繞在絕緣支撐芯體上才能保持形狀，該類型電熱管只能加工成直管狀，無法制造圓形、梨形、U形等異型電熱管，并且由于通電時(shí)，先加熱支撐芯體，因而導(dǎo)致熱響應(yīng)時(shí)間長，加熱速度慢，不耐顛簸震蕩，限制了該電熱元件的使用領(lǐng)域。人們正在研究螺旋式無芯式碳纖維加熱體，可用于石英管內(nèi)作為電加熱管使用，但用于容器外加熱時(shí)，在制作時(shí)增加了一些工序而顯得麻煩，尤其是在維修時(shí)就會造成一些加熱線拆除而產(chǎn)生的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容??針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能提高碳纖維發(fā)熱體結(jié)構(gòu)靈活性，滿足各種容器異型發(fā)熱體使用需求，一種可便于維修可拆除再安裝的半弧形碳纖維發(fā)熱體的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：碳纖維制得碳纖維網(wǎng)體或螺旋體，通過將碳纖維浸澤含碳有機(jī)溶劑，在芯體上曲繞成型后，高溫?zé)Y(jié)定型，內(nèi)容包括浸漬含碳有機(jī)溶劑的配比，高溫?zé)Y(jié)的方法，而形成碳/碳復(fù)合材料，以及碳纖維網(wǎng)體或螺旋體的接頭連接。利用本發(fā)明的碳纖維網(wǎng)體或螺旋體作為加熱體，可開發(fā)高性能高輻射半弧形碳纖維發(fā)熱體，分半圍繞在金屬容器外壁上加熱金屬容器內(nèi)的水或液體。

本發(fā)明的半弧形碳纖維發(fā)熱體的制備方法，其關(guān)鍵技術(shù)在于先將碳纖維制成的網(wǎng)狀或螺旋狀，再浸漬含碳有機(jī)溶劑，晾干后在專用模具上以兩半形式的網(wǎng)體或一定螺距的螺旋狀曲繞在絕緣支撐芯體上，然后將其在氮?dú)獗Ｗo(hù)或真空爐中燒結(jié)定型啟脫出芯體，在碳纖維網(wǎng)體或螺旋體端部采用金屬片或金屬板疊層結(jié)構(gòu)形式，用機(jī)械壓緊接頭。

本發(fā)明的半弧形碳纖維發(fā)熱體的制備方法，浸漬用含碳有機(jī)溶劑為液體酚醛樹脂和酒精的混合液，配比為：

酚醛樹脂：4-25％

酒精：96-75％

本發(fā)明的半弧形碳纖維發(fā)熱體的制備方法，燒制用的爐型為高純氮?dú)獗Ｗo(hù)爐或真空護(hù)。用高純氮?dú)獗Ｗo(hù)爐燒結(jié)定型時(shí)，燒結(jié)溫度為500-700℃，保溫時(shí)間2-5分鐘；利用真空爐燒結(jié)定型時(shí)，在真空爐中采用逐漸加溫形式進(jìn)行燒結(jié)，加溫速率為100～150℃/分鐘，燒結(jié)溫度為2000-2500℃，保溫時(shí)間25分鐘后得到產(chǎn)品。

本發(fā)明的半弧形碳纖維發(fā)熱體的制備方法，含碳有機(jī)溶劑經(jīng)燒結(jié)后保留有碳的成份，其他雜質(zhì)被燒凈后變?yōu)闊煔馀懦?，其保留的碳成份將碳纖維發(fā)熱體固定定型為網(wǎng)狀或曲繞螺旋式。其接頭部分采用金屬片、板或桿的疊層將碳纖維螺旋體端采用機(jī)器壓制連接，俗稱為疊壓式連接，確保接觸牢固。

本發(fā)明易制作，網(wǎng)狀或螺旋形狀不變形，便于安裝和拆除，適用于圓形、梨形、U形等異型金屬容器外電加熱體使用。加工出的產(chǎn)品在使用一段時(shí)間后重新組裝時(shí)不變形，可更換其他部件后再重新使用本產(chǎn)品。接頭形式簡單，易于固定，接觸良好，不易松脫，操作方便，是一種既方便又可靠的連接方式。

附圖說明

圖1為本發(fā)明立體示意簡圖

圖2為本發(fā)明網(wǎng)格狀發(fā)熱體立體示意簡圖

圖3為本發(fā)明容器立體示意簡圖

圖4為本發(fā)明半弧曲繞式上下接線頭碳纖維發(fā)熱體立體示意簡圖

圖5為本發(fā)明半弧曲繞式上下接線頭碳纖維發(fā)熱體與容器組合立體示意簡圖

圖6為本發(fā)明半弧雙曲繞式上端接線頭碳纖維發(fā)熱體立體示意簡圖

圖7為本發(fā)明半弧雙曲繞式上端接線頭碳纖維發(fā)熱體與容器組合立體示意簡圖

附圖1為碳纖維螺旋體，2為碳纖維發(fā)熱體。

具體實(shí)施方式