[發明專利]一種碳/碳復合密度梯度隔熱材料

無效

• 申請號: 201010187938.0
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101880174A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 周文蔚;周振國;魏萬文
• 申請（專利權）人: 上海麥戈士科貿有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 鄔震中

技術領域

本發明屬于碳/碳復合隔熱材料技術領域，具體地說涉及了一種碳/碳復合密度梯度隔熱成型材料，是直接用在真空及惰性氣體保護的高溫爐內，能在1300-2500℃的溫度下穩定使用，尤其是多晶硅鑄錠爐及單晶硅直拉爐熱場的必不可少的隔熱材料。也涉及了生產效率高成本低的一種制作方法。

背景技術

碳/碳復合隔熱材料具有耐高溫、剛性好、加工性好等特點，被廣泛應用于航空航天、通訊光纖、新能源、高性能陶瓷制造、晶體生長領域，而隨著新能源光伏產業的發展當前多晶鑄錠爐及單晶爐熱場的隔熱材料，又廣受關注成為一個熱點。

目前碳/碳復合隔熱成型材料是內部、表層密度均一的，表層沒有致密化處理，使得隔熱性能、發塵量和使用壽命都不理想。其主要性能指標如表1

??序號??名稱?體密度(g/cm³)??熱傳遞系數(W/m/K)??1??各向同性碳/碳復合隔熱材料?0.16??0.5??2??各向異性碳/碳復合隔熱材料?0.16??0.22

中國專利公開號CN101445376A中所說高溫爐用碳/碳復合材料圓筒敘述了一種圓筒的制備方法使用碳纖維布經過浸膠機浸漬酚醛樹脂后纏繞、加壓固化、碳化處理再補增密、再高溫處理得到碳/碳復合材料圓筒，雖然這種材料工藝一致性好抗拉強度高，但是這種材料密度為0.25-0.50g/cm³，做保溫材料密度偏大保溫效果不佳，只適合做爐子結構材料。

中國專利申請號200610136811.X關于硅晶體生長爐用高純固化碳氈制造方法，其工藝是：選擇金屬雜質含量很低的軟氈作坯體材料，高溫預處理成石墨氈體，用石墨粘體制作坯體均勻滲入固化劑進行固化定型，碳化處理坯體，再對坯體進行化學氣相預沉積，對表面切削加工，再高溫處理去除金屬雜質然后表面涂層，制得固化碳氈，金屬雜質含量在300ppm以內。這種工藝繁雜，對軟氈要在高溫下處理后才能用，增加了成本，操作復雜，價格昂貴，難以推廣。生產時間長產能比較低。而且沉積厚度無法按需控制導致密度偏大。

本申請人同日申請的名稱為“一種耐高溫碳纖維隔熱氈”的中國發明專利為本發明碳/碳復合密度梯度隔熱材料提供了可能。

發明內容

本發明目的在于提供一種拉伸強度高、熱傳導率低隔熱性能好、發塵量少和使用壽命長的碳/碳復合密度梯度隔熱成型材料。

本發明的另一目的在于提供一種生產效率高，操作簡單，成本相對低廉的碳/碳復合密度梯度隔熱成型材料的生產方法。

本發明以本申請人同日申請的一種耐高溫碳纖維隔熱氈作為坯體材料，其纖維配向各向異性X-Y平面與Z向纖維份數比為50～250∶1。厚度為30微米的20微米孔徑陣列不飽和聚酯模板作密度梯度界面層?？扇苄詿峁绦苑尤渲鞯兔芏扰黧w材料浸漬劑，改性線性酚醛清漆樹脂作表層坯體浸漬劑，進行一次性壓制固化，然后在500℃液相沉碳后形成表層致密，內部低密度的密度梯度，最終在2400℃高溫處理后制成金屬雜質含量在200ppm以內的碳/碳復合密度梯度隔熱成型材料。

碳/碳復合密度梯度結構示意圖如附圖1所示。