[發(fā)明專利]一種高性能復合碳纖維保溫板的制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710098358.6
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106904986B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳惠龍;鄭淑云;王紅偉;張作楨
• 申請（專利權）人: 遼寧奧億達新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/528;C04B35/52;C04B35/622;C04B35/634;C04B41/85;D21J3/00
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

1.一種高性能復合碳纖維保溫板的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）制備短切碳纖維；將碳纖維短切，得到平均長度為1～80mm的短切碳纖維；

2）制備磨碎碳纖維；將碳纖維磨碎，得到平均長度為100～800μm的磨碎碳纖維；

3）將短切碳纖維與磨碎碳纖維按照10～90﹕90～10的重量份比例，采用旋風分離器充分混合均勻，得到混合碳纖維；

4）將混合碳纖維與有機粘結劑、溶劑按100﹕20～230﹕3～920的重量份比例混合，得到碳纖維混合液；將碳纖維混合液放入網袋中，經網孔孔徑為1～50μm的網袋初濾后，再采用50～60℃的熱空氣向網袋內直吹10～30min，使碳纖維混合液中的溶劑完全揮發(fā)，得到表面包覆有機粘結劑的復合碳纖維；

5）將表面包覆有機粘結劑的復合碳纖維與水、分散劑按照0.3～6﹕100﹕0.1～2的重量份比例充分混合，形成均勻的碳纖維混合漿料；

6）將碳纖維混合漿料采用真空抽吸成型；將真空抽吸所用的保溫板成型模具浸入成型池中，保溫板成型模具由平行設置在成型模具本體內的上模具、下模具組成，上、下模具均為平板結構；其中下模具由篩板制成，其上表面固定有篩網，篩網的孔徑為30～200μm；上模具為網格板，其網格孔的單邊或徑向尺寸為30～100mm；

所述保溫板成型模具以上、下模具均呈水平狀態(tài)放置在成型池內，成型池底部具有與成型模具本體相適應的錐形結構；上模具、下模具與成型模具本體圍板之間形成真空成型室，且真空成型室具有與復合碳纖維保溫板相配合的形狀和尺寸；成型模具本體底部設抽吸管，在抽吸管的作用下，碳纖維混合漿料在真空成型室內按規(guī)律排列成型，制成復合碳纖維保溫板預制品；

7）將復合碳纖維保溫板預制品連同保溫板成型模具一起從成型池中取出，采用100～240℃的熱蒸汽或熱空氣加熱2～5小時，使復合碳纖維保溫板預制品脫水并完成不熔化、不溶化處理；

8）經脫水及不熔化、不溶化處理后的復合碳纖維保溫板預制品脫模，然后放入真空爐中或在惰性氣氛下碳化，碳化溫度為800～1800℃；也可根據(jù)使用要求進行石墨化處理，石墨化溫度為1800～2500℃；經碳化或石墨化處理后即得到高性能的復合碳纖維保溫板；

9）所制得的復合碳纖維保溫板的密度為0.1～0.35 g/cm³，導熱系數(shù)小于0.35 W/m?K；

10）根據(jù)需要可選擇地對復合碳纖維保溫板進行表面處理；以增加其抗氣流沖刷及抗氧化性能，提高其使用壽命；表面處理的具體步驟為：

a.對復合碳纖維保溫板經機械加工進行表面磨光；

b.在復合碳纖維保溫板的一側或兩側表面涂刷粘結劑層,根據(jù)需要可進一步在粘結劑層外粘貼防護層，防護層為柔性石墨紙/碳纖維布、碳布或石墨薄板，也可以不粘貼防護層；

c.對經b步驟處理后的復合碳纖維保溫板進行固化處理，再進行碳化/石墨化處理，得到經表面處理的復合碳纖維保溫板。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種高性能復合碳纖維保溫板的制造方法，其特征在于，通過改變有機粘結劑、短切碳纖維與磨碎碳纖維的混合比例，以及真空抽吸成型時的真空度，對復合碳纖維保溫板的密度進行精確調整，以滿足不同條件下的使用要求。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種高性能復合碳纖維保溫板的制造方法，其特征在于，所述制備短切碳纖維或磨碎碳纖維時所用的碳纖維為瀝青基碳纖維、黏膠基碳纖維、PAN基碳纖維中的一種或幾種，選用一種以上碳纖維時按任意比例混合。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種高性能復合碳纖維保溫板的制造方法，其特征在于，所述網袋由無紡布、人造棉、聚丙烯、特氟龍或聚酯材料制成，網袋的孔徑為1～50μm。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種高性能復合碳纖維保溫板的制造方法，其特征在于，所述上模具網格孔的形狀為三角形、圓形、矩形、菱形或不規(guī)則多邊形中的一種。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種高性能復合碳纖維保溫板的制造方法，其特征在于，所述有機粘結劑選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、脲醛樹脂、乙烯基酯樹脂、聚酰胺、丙烯酸樹脂、聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚苯乙烯、單糖、多糖、瀝青、焦油中的一種或一種以上任意混合。