[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410108674.3
• 申請(qǐng)日: 2014-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN104926290B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 商輝;林永學(xué);張文慧;王顯光;石金春;何恕;李雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院;中國(guó)石油大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): C04B35/10
• 分類號(hào): C04B35/10;C04B35/14;C04B35/584;C04B35/622
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料，其包括以下組分：1）基體，選自氧化鋁、氧化硅和氮化硅，所述基體基于所述復(fù)合材料的含量為90wt%以上；2）微波響應(yīng)物質(zhì)，選自碳化硅、金屬及其氧化物，其中所述金屬選自鐵、鎳、鎢、鉻、鈮、鋯、鈦和鉬，所述微波響應(yīng)物質(zhì)基于所述復(fù)合材料的含量為大于0到10wt%。根據(jù)本發(fā)明提供的復(fù)合材料，其耐熱性高，其調(diào)整了材料的介電性質(zhì)，因而能夠提高其的加熱均勻性，尤其是微波加熱的均勻性。采用所述復(fù)合材料得到的微波加熱裝置，如微波加熱反應(yīng)器，其受熱均勻，其內(nèi)的物料的溫度分布相對(duì)均勻，能夠提高反應(yīng)效果，有利于能量的充分利用，改善了加熱不均勻以及微波反應(yīng)裝置易被燒壞的現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合材料。本發(fā)明還涉及一種用于微波加熱的復(fù)合材料。

背景技術(shù)

微波是頻率介于300MHz～300GHz的電磁波。微波加熱的基本原理是帶電粒子的傳導(dǎo)和電介質(zhì)極化。離子傳導(dǎo)機(jī)制是指介質(zhì)內(nèi)的離子在電磁場(chǎng)中產(chǎn)生遷移電流而產(chǎn)生熱。電介質(zhì)極化機(jī)制是指在電磁場(chǎng)作用下，極性分子從隨機(jī)分布狀態(tài)轉(zhuǎn)向依據(jù)電磁場(chǎng)的極性排列取向。在微波高頻電磁場(chǎng)的作用下，這些取向運(yùn)動(dòng)依隨交變電磁的頻率不斷變化，造成分子的劇烈運(yùn)動(dòng)和碰撞摩擦，從而產(chǎn)生熱量，導(dǎo)致電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能。非極性分子由于內(nèi)部電荷分布均勻則不被微波加熱。微波加熱具有穿透性、瞬時(shí)性和選擇性加熱的特點(diǎn)，且熱量損失小、操作方便、清潔衛(wèi)生無(wú)污染，已在生活生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的微波加熱技術(shù)主要是用于加熱食品，近年來(lái)，隨著微波加熱技術(shù)的發(fā)展，將微波加熱技術(shù)應(yīng)用于化工工業(yè)上的報(bào)道日益增多。

目前所報(bào)道的微波加熱裝置一般都存在著受熱不均勻的現(xiàn)象，對(duì)物料的處理量小時(shí)此現(xiàn)象尤為明顯，且加熱溫度越高現(xiàn)象越明顯，這對(duì)反應(yīng)非常不利。由于電磁場(chǎng)分布的不均勻，通常會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)器的一端物料被加熱較好，特別是對(duì)一些反應(yīng)過(guò)程中生成焦炭的反應(yīng)，由于焦炭是很好的微波吸收物質(zhì)，因此隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，該物料所在區(qū)域吸收越來(lái)越多的微波能，此處物料溫度越來(lái)越高，一方面會(huì)對(duì)反應(yīng)器造成損壞，發(fā)生危險(xiǎn)，另一方面對(duì)反應(yīng)不利，加熱不均勻會(huì)使得某些部位的溫升不能達(dá)到反應(yīng)或加熱要求，而有些部位的溫升過(guò)高，這樣不僅造成了能量的浪費(fèi)而且會(huì)影響整體的反應(yīng)或者加熱效果。這種不均勻性使得微波加熱技術(shù)在需要進(jìn)行均勻加熱或需要嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度的化學(xué)工業(yè)應(yīng)用中受到了很大的限制。

復(fù)合材料的制備已有一些文獻(xiàn)，比如陸有軍（材料導(dǎo)報(bào)：綜述篇，2010年24（11）14-19）等研究的碳/碳化硅陶瓷基復(fù)合材料，可以應(yīng)用于航空航天、光學(xué)系統(tǒng)、交通工具（剎車片、閥）等，提高該材料的抗氧化、耐高溫以及耐腐蝕的性能，但對(duì)該復(fù)合材料的介電性質(zhì)進(jìn)行調(diào)變，并將其用于微波場(chǎng)加熱的反應(yīng)器，從而有利于電磁場(chǎng)在被加熱物料中的分布均勻性方面還鮮有報(bào)道。

發(fā)明專利申請(qǐng)CN102249652A和CN102390989A公開了可吸波的復(fù)合材料。在CN101871070A和CN1380877分別公開了一種陶瓷復(fù)合材料。但上述專利均不能提高微波加熱的均勻度。

因此，希望提供一種耐熱性好，具有良好受熱均勻性，尤其是微波加熱時(shí)受熱均勻性的復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料，其耐熱性高，調(diào)整了材料的介電性質(zhì)，因而能夠提高其加熱的均勻性，尤其是微波加熱的均勻性。采用所述復(fù)合材料得到的微波加熱裝置，如微波加熱反應(yīng)器，受熱均勻，其內(nèi)的物料的溫度分布相對(duì)均勻，能夠提高反應(yīng)效果，有利于能量的充分利用，改善了加熱不均勻以及微波反應(yīng)裝置易被燒壞的現(xiàn)象。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種復(fù)合材料，其包括以下組分：

1）基體，選自氧化鋁、氧化硅和氮化硅，所述基體基于所述復(fù)合材料的含量為90wt%以上；

2）微波響應(yīng)物質(zhì)，選自碳化硅、金屬及其氧化物，其中所述金屬選自鐵、鎳、鎢、鉻、鈮、鋯、鈦和鉬，所述微波響應(yīng)物質(zhì)基于所述復(fù)合材料的含量為大于0到10wt%。