[發明專利]片狀石墨膜的制造模具及制造方法有效
| 申請號： | 201210210422.2 | 申請日： | 2012-06-25 |
| 公開（公告）號： | CN102745674A | 公開（公告）日： | 2012-10-24 |
| 發明（設計）人： | 孫偉峰 | 申請（專利權）人： | 孫偉峰 |
| 主分類號： | C01B31/04 | 分類號： | C01B31/04 |
| 代理公司： | 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214 | 代理人： | 翁堅剛 |
| 地址： | 213022 江蘇省常*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 片狀 石墨 制造 模具 方法 | ||
1.一種片狀石墨膜的制造模具，其特征在于：包括底座（1）、立柱（2）、上蓋（3）、隔離片（4）和耐溫重物（5）；立柱（2）有4根；
底座（1）是一個呈圓餅狀的石墨塊，其厚度為1至3厘米，直徑是20至50cm；底座（1）的前、后、左、右部各設有1個上下向的通孔，4個通孔的相鄰通孔相對于底座（1）的中心軸線等角度設置，且4個通孔的軸線位于與底座（1）同心的一個圓柱側面上，4個通孔均設有內螺紋；
4根立柱（2）均由石墨制成，立柱（2）呈圓柱狀，其直徑與底座（1）上的通孔的直徑相對應，每根立柱（2）的下部設有與底座（1）的通孔的內螺紋相匹配的外螺紋；4根立柱（2）分別由其下端螺紋部由上向下旋合在底座（1）的相應1個通孔內，從而使得4根立柱（2）固定在底座（1）上，從而得到下模組件；
隔離片（4）呈正方形狀，其邊長比4根立柱（2）所圍成的假想正方形的邊長的小0%至0.2%；隔離片（4）由耐高溫材料制成；隔離片（4）使用時水平設置在底座（1）與4根立柱（2）圍成的空間內；
耐溫重物（5）由耐高溫材料制成；耐溫重物（5）的形狀與隔離片（4）的形狀一致或稍小，下表面平坦；耐溫重物（5）使用時水平設置在底座（1）與4根立柱（2）圍成的空間內；
上蓋（3）的形狀及大小與底座（1）相同，上蓋（3）是一個呈圓餅狀的石墨塊，其厚度為1至3厘米，直徑與底座（1）的直徑相等；上蓋（3）的前、后、左、右部各設有1個上下向的通孔，4個通孔的相鄰通孔相對于底座（1）的中心軸線等角度設置，且4個通孔的軸線位于與上蓋（3）同心的一個圓柱側面上，上蓋（3）的4個通孔為光孔；上蓋（3）使用時由其4個通孔分別由上向下穿過相應一根立柱（2），并固定在4根立柱（2）的上部。
2.根據權利要求1所述的片狀石墨膜的制造模具，其特征在于：隔離片（4）的制造材料優選石墨片、人造石墨膜或者天然石墨膜，更優選天然石墨膜；
耐溫重物（5）的制造材料優選碳素類材料，更優選石墨塊；耐溫重物（5）是底面形狀和隔離片（4）一樣大小的長方體狀重物。
3.一種片狀石墨膜的制造方法，包括如下步驟：
①選取原材料，選取雙軸取向、雙折射系數大于0.1、彈性模量大于400kgf/mm2、拉伸強度在50Mpa以上的聚酰亞胺膜作為原料膜；
②設置制造模具,?所述的制造模具采用如權利要求1所述的片狀石墨膜的制造模具；
③將步驟①得到的原料膜裁剪成適于放置在步驟②得到的制造模具內的形狀；根據制造模具的4根立柱（2）所圍成的正方形的形狀大小，將步驟①得到的聚酰亞胺膜裁剪成相應的正方形狀而得到原料膜（6），且裁剪完整的每片正方形狀的原料膜（6）的邊長比正方形的隔離片（4）的邊長的小0.5%至1%；
④將步驟③得到的原料膜（6）以及相應數量的間隔片4以間隔疊片的方式放置在步驟②得到的下模組件內，具體為在步驟②得到的下膜組件的底座（1）的上表面平坦放置第一張原料膜（6），然后在第一張原料膜（6）上重疊放置第一片隔離片（4），再重疊放置第二張原料膜（6），然后在第二張原料膜（6）上重疊放置第二片隔離片（4），如此疊合直至將所有的原料膜（6）與隔離片（4）均以相互間隔重疊的方式放置在制造模具內，從而得到間隔疊片和下模的組合件；上述的相互間隔重疊放置的過程簡稱為間隔疊片過程，相互間隔重疊放置則簡稱為間隔疊片；
⑤對步驟④得到的間隔疊片和下模的組合件內的原料膜（6）進行施壓，將耐溫重物（5）放置在步驟④得到的間隔疊片和模具組件的位于最上方的隔離片（4）的上表面上，從而得到施加重力的間隔疊片和模具的部件；施壓的壓力范圍為3至10g/cm2；⑥將步驟⑤得到的施加重力的間隔疊片和模具的部件放入碳化爐的內腔中；
⑦在步驟⑥得到的放入了施加重力的間隔疊片和模具的部件的碳化爐的內腔中，先對碳化爐的內腔進行抽真空，再充入氮氣或惰性氣體而形成惰性環境；
⑧在步驟⑦得到的惰性環境下，將碳化爐加熱升溫至施加重力的間隔疊片和模具的部件的原料膜（6）的碳化溫度而開始碳化，并在最高碳化溫度下保溫30至120分鐘而完成碳化，然后自然冷卻；保溫中設置的最高碳化溫度在1000℃至1400℃；
⑨對步驟⑧得到的施加重力的間隔疊片和模具的部件的碳化后的原料膜（6）進行施壓調整，打開碳化爐的爐蓋，在施加重力的間隔疊片和模具的部件的上方替換耐溫重物（5），施壓的壓力范圍為5.0至100g/cm2；
⑩對步驟⑨得到設有調整施壓后的間隔疊片和模具的部件的碳化爐重新形成惰性環境；先將爐內抽真空，然后充氬氣或者氦氣至常壓、微正壓或微負壓；
在步驟⑩得到的惰性環境下，將碳化爐加熱至石墨化溫度進行石墨化工序；石墨化工序中最高溫度的設置在2800℃至3200℃，并保持在上述溫度區域內某一目標值30至120分鐘；
等待碳化爐自然冷卻后，取出制造模具得到成品石墨膜。
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