[發明專利]一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化工藝及設備

在審

• 申請號: 202010547410.3
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111570192A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 王金鐸;楊海春;邵河;李童;郭賓;陶國新;啜艷明
• 申請（專利權）人: 河北順天電極有限公司
• 主分類號: B05C3/109
• 分類號: B05C3/109;B05D3/04;D06C7/04;C30B15/10;C30B29/06
• 代理公司: 石家莊德皓專利代理事務所(普通合伙) 13129
• 代理人: 劉磊娜

1.一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化設備，其特征在于，其包括相互配合的外膽（1）和內膽（2），所述外膽（1）和內膽（2）上端開口，兩者之間形成用于放置碳纖維預制體（4）的密封腔（3）；所述外膽（1）外側設有外殼（5），所述外殼（5）內設有保溫材料（7），所述外膽（1）外側與保溫材料（7）之間設有電加熱管（8）；所述內膽（2）上端設有上蓋（6），所述上蓋（6）內側設有保溫材料（7），所述內膽（2）內側設有電加熱管（8）；所述密封腔（3）通過通氣管路（9）與調壓室（10）相連，所述調壓室（10）上設有自動泄壓控制閥（11）、自動加壓控制閥（12）和壓力表（13）；所述密封腔（3）通過進液管路（14）與浸漬液池（15）相連，所述進液管路（14）上設有高壓泵（16）和電動閥門（17）。

2.根據權利要求1所述的碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化設備，其特征在于，所述外膽（1）外側與保溫材料（7）之間、所述內膽（2）內側都設有溫度傳感器。

3.根據權利要求1所述的碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化設備，其特征在于，所述外殼（1）和上蓋（6）上都設有溫控儀表（18），所述溫控儀表（18）分別與設于所述外膽（1）外側與保溫材料（7）之間和所述內膽（1）內側的溫度傳感器電性連接。

4.根據權利要求1所述的碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化設備，其特征在于，所述外膽（1）和內膽（2）上端都設有環狀的外沿，所述外膽（1）和內膽（2）的外沿上設有相對應的螺紋孔，通過連接螺栓（19）將所述外膽（1）和內膽（2）連接在一起。

5.根據權利要求1所述的碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化設備，其特征在于，所述外膽（1）的外沿和內膽（2）的外沿之間設有密封圈（20）。

6.根據權利要求1所述的碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化設備，其特征在于，所述密封腔（3）頂部設有與所述通氣管路（9）相連的通氣口（2-1），所述密封腔（3）底部設有與所述進液管路（14）相連的浸漬液入口（1-1）。

7.根據權利要求1所述的碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化設備，其特征在于，所述密封腔（3）任何一處的間隙比此處所述碳纖維預制體（4）的厚度大2-3mm。

8.一種利用如權利要求1-7任一項所述的設備進行碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化的工藝，其特征在于，其包括如下步驟：

（1）預制體編織：采用T700原絲生產碳布、網胎，按照尺寸密度計算用量，交層編織，30針/cm²，得到碳纖維預制體；

（2）浸漬液制備：向煤焦油瀝青中加入0.5~1.0wt%的一維或二維納米碳材料，加熱混合均勻，備用；

（3）高壓浸漬：將步驟（2）制備的浸漬液按照步驟（1）碳纖維預制體密度從0.45g/cm³增長至1.5g/cm³的計算所得量加入，浸沒碳纖維預制體，在5~8MPa條件下，140~160℃保溫1~2h；

（4）加壓碳化：步驟（3）處理完成后，降壓至2~4MPa，程序升溫至850±10℃炭化3~4h，所述程序升溫曲線如下：升溫至230℃，3h；230℃，2h；230至650℃，18h；650至850℃，9h；850℃，4h；

（5）產品出爐：降溫冷至室溫，降壓至大氣壓，取出碳纖維預制體，即得。

9.根據權利要求8所述的一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化工藝，其特征在于，所述步驟（2）中煤焦油瀝青的軟化點90~100℃，結焦值大于45%。

10.根據權利要求8所述的一種碳纖維預制體高壓浸漬加壓碳化工藝，其特征在于，所述步驟（2）中加熱溫度為150~180℃，采用超聲混勻攪拌。