[發明專利]一種硬質復合碳纖維保溫材料的制作方法

無效

• 申請號: 201010593349.2
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102531658A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 陳新華
• 申請（專利權）人: 湖南海鑫新材料股份有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 北京瑞思知識產權代理事務所(普通合伙) 11341
• 代理人: 李濤

技術領域

本發明屬于一種保溫隔熱材料表面處理工藝技術領域，具體涉及一種硬質符合纖維保溫材料的制作方法。

背景技術

目前，隨著真空爐使用行業的不斷發展，特別是太陽能行業單晶爐和多晶爐的大量需要，按現有工藝所生產出來的硬質石墨氈無法滿足其使用要求，一種優質的高溫、高純、高強度的硬質石墨保溫氈成為真空爐應用企業的急需。

傳統的高溫真空爐所使用的保溫材料多采用碳纖維軟氈，這種柔性軟氈必須依附在一定的鋼結構支撐上(碳氈架)，當溫度超過1500℃時，碳氈架溫度將達到500℃以上，由于碳氈的熱膨脹系數為-0.41×10-6/℃，碳鋼的熱膨脹系數為11.3∽13×10-6/℃。以直徑為1000mm的保溫筒計算，當內部溫度為1500℃，外部溫度為500℃時，直徑方向的變形為：5.815mm，圓周方向的變形為18.26mm，嚴重影響碳氈在碳氈架上的固定和溫度的進一步提升。

當溫度進一步升高后，碳鋼的強度急劇下降，碳氈架變形嚴重，嚴重的甚至造成爐膛塌陷引發質量事故。

現在流行的技術方案是利用軟炭氈(原氈)為原料，表面涂覆環氧樹脂，用模具定型，經低溫碳化后，脫掉模具，而后經過1800℃以下高溫石墨化，制作成為所需要的硬質復合氈。

現有工藝路線如下：

工序一：下料：按照硬質筒材的要求裁剪好碳氈毛坯料；

工序二：表面涂覆：將環氧樹脂等粘結劑涂覆在裁剪好的毛坯上；

工序三：定型：用鋼模將原氈固定成需要的形狀；

工序四：烘干固化：將毛坯連同模具放入低溫烘箱內進行初步定型固化；

工序五：機械加工：脫模后，將毛坯按照最終的要求加工細節部位；

工序六：高溫石墨化：將已最終定型的毛坯放入高溫石墨化爐中，進行1800℃的高溫石墨化處理。

這樣得到的產物有如下缺陷：

1、浸漬不充分，原氈表面有成型劑，而內部不均勻；

2、所形成的硬質復合氈在使用中容易分層，結合不牢靠，且抗彎強度低，絕大部分都在4.5MPa以下；

3、受設備限制，溫度過低，石墨化不完全。經測試，在1800℃以下處理的石墨纖維，其磁阻在-0.25^--0.05之間。

4、未進行表面涂層處理，在低溫下極易氧化。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的制造方法制造的碳纖維軟氈所存在的上述問題，提供了一種新的制作方法。

本發明的技術方案如下：

一種硬質復合碳纖維保溫材料的制作方法，包括下述步驟：

(1)、將原料為軟碳氈的毛坯浸泡在加入了表面活性劑的粘結劑中，充分攪拌均勻；

(2)、步驟(1)中獲得的材料進行固化后，將固化好的毛坯表面涂上一層抗氧化劑，并烘干；

(3)、將步驟(2)中烘干后的毛坯放入高溫石墨化爐中，在2200℃以上的溫度下進行高溫石墨化處理，即得高性能硬質復合碳纖維保溫材料。

上述技術方案中所述的制作方法，其中，所述粘結劑為環氧樹脂。

上述技術方案中所述的制作方法，其中，所述步驟(2)中的固化是指先用模具將毛坯固定成需要的形狀，然后將毛坯連同模具放入低溫烘箱內進行初步定型固化。

上述步驟(2)中加入固化劑；所述固化劑為苯磺酸。

上述步驟(3)中的毛坯表面覆蓋石墨紙。

上述技術方案中所述的制作方法，其中，在步驟(1)之前還包括對毛坯的裁剪步驟。

本發明的技術方案是用軟炭氈(原氈)為原料，浸泡在加入了表面活性劑的粘結劑中，用工業洗衣機充分攪拌均勻，再用模具定型，經低溫碳化后，脫掉模具，在表面再涂覆一層抗氧化材料，而后高溫石墨化，制作成為所需要的硬質復合氈。本發明更加具體的的工藝路線如下：

工序一：下料：按照硬質筒材的要求裁剪好碳氈毛坯料；

工序二：浸泡：將原氈浸泡在添加了表面活性劑的環氧樹脂中，并用工業洗衣機進行充分的攪拌；

工序三：定型：用鋼模將原氈固定成需要的形狀；

工序四：烘干固化：將毛坯連同模具放入低溫烘箱內進行初步定型固化；

工序五：機械加工：脫模后，將毛坯按照最終的要求加工細節部位；

工序六：抗氧化涂層：將固化好的毛坯表面涂上一層抗氧化劑；

工序七：二次烘干：將重新涂層的毛坯重新烘干；

工序八：高溫石墨化：將已最終定型的毛坯放入高溫石墨化爐中，進行2200℃的高溫石墨化處理。

本發明具有以下有益效果：