[發明專利]一種碳纖維增強多孔保溫炭塊及其制備方法

在審

• 申請號: 202010177884.3
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111348929A
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 吳灃;張謙;程雅琳;葛艷輝;楊家山;杜國強;徐艷麗;劉巍
• 申請（專利權）人: 河南開炭新材料設計研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622;C04B35/626;C04B38/06
• 代理公司: 鄭州歐凱專利代理事務所(普通合伙) 41166
• 代理人: 李宣宣

本發明公開了一種碳纖維增強多孔保溫炭塊及其制備方法，解決的技術問題是提高炭磚的保溫性能時，炭磚內孔隙率會增加，勢必引起炭磚的體積密度和整體強度的降低，影響炭磚的使用性能。本發明由以下原料制備而成：基質料為：50～65重量份的焦炭粉末，輔料為：15～25重量份的碳纖維增強體、25～40重量份的粘結劑、1～3重量份的造孔劑和1～3重量份的塑性劑。本發明采用孔隙率高的原料來保證產品的氣孔率，從而提高炭磚的保溫性能；碳纖維先用分散劑處理，使碳纖維束打開，并先在液態的粘結劑中充分攪拌分散，保證了碳纖維在增強體中均勻分散。

技術領域

本發明涉及保溫材料領域，具體涉及一種高爐、電爐用碳纖維增強多孔保溫炭塊及其制備方法。

背景技術

現有生產炭塊的廠家主要生產高爐、電爐用爐襯炭磚，生產時只關注炭磚的導熱性能，極少關注炭磚的保溫性能。而碳材料是極少數能夠耐受2000℃以上溫度的材料，所以提高炭磚保溫性能的手段也比較單一，主要是通過提高孔隙率來降低炭磚的熱導率。隨著炭磚內孔隙率的增加，勢必引起炭磚的體積密度和整體強度的降低，從而影響炭磚的使用性能，就需要對炭磚基體進行增強。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提高炭磚的保溫性能時，炭磚內孔隙率會增加，勢必引起炭磚的體積密度和整體強度的降低，影響炭磚的使用性能，提供一種對炭磚基體進行增強的碳纖維增強多孔保溫炭塊及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案：一種碳纖維增強多孔保溫炭塊，由以下原料制備而成：基質料為：50～65重量份的焦炭粉末，輔料為： 15～25重量份的碳纖維增強體、25～40重量份的粘結劑、1～3重量份的造孔劑和1～3重量份的塑性劑。

所述的焦炭粉末的粒度≤100目，碳纖維增強體為預先燒結的碳纖維增強體。

所述預先燒結的碳纖維增強體以下原料制備而成：基質料為粒度≤200目的焦炭粉末、焦炭粉末35～65重量份的粘結劑，焦炭粉末1～2重量份的碳纖維。碳纖維為增強體。

所述的粘結劑為煤瀝青或者煤焦油，所述的造孔劑為PVC泡沫微球顆粒，所述的塑性劑為纖維素。

一種碳纖維增強多孔保溫炭塊的制備方法，包括以下步驟：1、先將50～65 重量份的焦炭粉末、15～25重量份的碳纖維增強體、1～3重量份的造孔劑和1～3重量份的塑性劑置于混捏鍋中共混30～60分鐘，使各組分混合均勻并加熱至 60～80攝氏度；

2、將25～40重量份的粘結劑加入混捏鍋中充分混合40～60分鐘，得到生產所需糊料；

3、將步驟2制得的糊料成型，在80～150攝氏度條件下干燥，得到炭磚生坯；在惰性氣體的保護氣氛下煅燒至700攝氏度，制得碳纖維增強多孔保溫炭塊。

步驟1所述的碳纖維增強體的制備方法包括以下步驟：①稱取粒度≤200目的焦炭粉末，放入機械混捏鍋中混捏，加熱鍋體溫度到65℃，保溫40min；

②取1～2重量份碳纖維，用1.0重量份分散劑分散處理碳纖維，分散處理后的碳纖維加入到所需的粘結劑中充分攪拌；碳纖維用分散劑作分散處理后直接在液態的粘結劑中分散開，保證了碳纖維在增強體中分散均勻；碳纖維通過制成碳纖維增強體炭條的方式加到炭磚中，降低了炭磚成型難度。

②將在粘結劑中充分攪拌后的碳纖維加入到步驟①中盛有焦炭粉末的混捏鍋中，在60～80攝氏度下充分攪拌40～60分鐘，得到均勻的糊料；

③添加糊料1～3重量份的潤滑劑后充分攪拌10～20分鐘；

④將步驟③制得的糊料擠出成型為φ4～5mm的長炭條，在60～150攝氏度條件下干燥，得到增強體生坯；

⑤在隔絕氧氣條件下煅燒至700-1350攝氏度，保溫2h，制得碳纖維增強體。