[發明專利]一種粘結劑和一種碳纖維復合隔熱材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202111188217.6
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN113913153B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 伍孝;劉金水;譚瑞軒;石奎;吳晃;何佳;伍玉輝
• 申請（專利權）人: 湖南東映特碳瀝青材料有限公司;湖南東映碳材料科技股份有限公司;湖南大學
• 主分類號: C09J195/00
• 分類號: C09J195/00;C09J163/00;C08J5/24;C08L61/06;C08K7/06;C09D195/00;C09D129/04;C09D7/61;B32B7/12;B32B9/00;B32B9/04;B32B33/00;B32B37/12;B32B38/16
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明提供了一種粘結劑和一種碳纖維復合隔熱材料及其制備方法，屬于碳纖維復合材料技術領域。本發明將高溫瀝青、三乙醇胺、炭黑、瀝青交聯劑、含鹵素催化劑按比例混合，并與熱固性樹脂、樹脂稀釋劑混合獲得碳纖維復合隔熱材料專用粘結劑，將中高溫瀝青、低分子量聚乙烯醇、炭黑、瀝青交聯劑、含鹵素催化劑、水按比例調和成面涂層處理劑。按專用使用方法進行刮涂、表面處理，并經多次熱處理，可在粘結劑固化的同時帶走碳纖維復合隔熱材料中的金屬雜質，獲得高純度復合產品，同時所形成的交聯結構粘結碳層具有結構致密、粘合性能好的特點，所形成的交聯結構表面碳涂層具有結構致密、粘合性能好、不掉粉的特點。

技術領域

本發明涉及碳纖維復合材料技術領域，尤其涉及一種粘結劑和一種碳纖維復合隔熱材料及其制備方法。

背景技術

碳纖維隔熱材料，作為光伏及半導體單晶硅拉晶爐、半導體碳化硅長晶爐的熱場保溫隔熱材料，對單晶生長有著至關重要的影響。隨著光伏N型單晶技術的發展，以及半導體產業的崛起，尤其是具有更高使用溫度和氣氛純度要求的碳化硅長晶爐，對碳纖維隔熱材料提出了更高的要求，除了需要具有較高的能效性之外，還需要有較低的雜質(金屬離子、甚至纖維團簇)逸出、更好的抗氧化性以及較好的材料強度等，這就需要碳纖維隔熱材料具有更高的純度并具有更高的纖維及強度。

目前，國內碳纖維隔熱材料主要采用聚丙烯腈系碳纖維、粘膠系碳纖維，普遍雜質含量較高，尤其是粘膠系碳纖維中堿金屬雜質含量可達1000～3000ppm，不僅抗氧化性差，且高溫氣氛中大量的雜質容易揮發逸出污染物料。

為制取高純度碳纖維隔熱材料，現有技術一般通過后續化學處理工藝過程進行二次純化。如申請號為202011297063.X的中國專利公開了一種高純碳纖維硬氈的制備方法，采用純化氣體，在高溫下進行三步提純，雖然達到了提純的目的，但雜質逸出所留下的缺陷不能自修復，導致所得高純度碳纖維硬氈表面缺陷較多，容易掉渣。

眾所周知，如果能從碳纖維制備原材料開始控制，能獲得缺陷更少、性能更優的高純碳纖維軟氈及碳纖維復合隔熱材料。目前的技術方案受成本因素的影響，主要局限于后期純化。

目前國內普遍采用石墨粉、樹脂調和成粘結劑，例如專利201610981819.X，由于石墨熱導率高，將降低隔熱材料的能效性，且由于石墨粉體電導率高，在感應電爐中的使用需要注意感應電流的生成。

因此，如何得到一種與碳纖維氈復合后既能實現自純化自修復又能增強復合材料的強度及表面質量的粘結劑，是目前急需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種粘結劑和一種碳纖維復合隔熱材料及其制備方法，解決了目前純化過程存在的成本高、復合材料強度損失嚴重的問題。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種粘結劑，包括體積比為100：20～50：50～200的混合液、熱固性樹脂和樹脂稀釋劑；

所述混合液由包含以下質量份數的原料制備得到：

進一步的，所述高溫瀝青為灰分＜50ppm，殘碳＞80％的氧化瀝青，軟化點為180～280℃。

進一步的，所述瀝青交聯劑包含對苯二甲醇、二乙烯基苯、苯甲醛和三聚甲醛中的一種或幾種。

進一步的，所述含鹵素催化劑包含三氟化硼-乙二胺絡合物、氯化銨、溴化銨、三氯乙酸、乙二胺鹽酸鹽和三乙醇胺鹽酸鹽中的一種或幾種。

進一步的，所述熱固性樹脂包含環氧樹脂、呋喃樹脂和酚醛樹脂中的一種或幾種。

進一步的，所述樹脂稀釋劑包含乙醇、醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙酮和溶劑油中的一種或幾種。

本發明提供了一種碳纖維復合隔熱材料的制備方法，包含如下步驟：