瀝青基碳纖維無紡氈保溫筒及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種瀝青基碳纖維無紡氈保溫筒及其制造方法，瀝青基碳纖維無紡氈保溫筒包括瀝青基碳纖維無紡氈保溫筒本體，是由瀝青基碳纖維無紡氈與有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑的混合液混合后經(jīng)定型、固化、碳化/石墨化處理后的筒狀體，瀝青基碳纖維無紡氈由瀝青經(jīng)紡絲、預(yù)氧化和碳化制得，瀝青基碳纖維無紡氈、粘結(jié)劑、溶劑的重量份比例為：100：30～200：18～600；瀝青基碳纖維無紡氈保溫筒本體內(nèi)、外表面經(jīng)磨光后依次涂刷碳材料粘結(jié)劑層并粘貼石墨紙/碳纖維布。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1)保溫隔熱性好；2)密度大，強(qiáng)度高，自支撐性好；3)經(jīng)表面處理，抗氧化、抗氣流沖刷，使用壽命長(zhǎng)；4)工藝簡(jiǎn)單，制作成本低，產(chǎn)品不易開裂，穩(wěn)定性好。
【專利說明】瀝青基碳纖維無紡氈保溫筒及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隔熱保溫材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及在晶體生長(zhǎng)爐及拉晶裝置、陶瓷燒結(jié)爐、真空高溫?zé)崽幚頎t等爐中使用的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)真空高溫爐中所使用的碳纖維隔熱保溫材料分為兩類:一類是碳纖維軟氈，一類是碳纖維硬氈。
[0003]碳纖維軟氈隔熱保溫材料一般采用軟碳?xì)?針刺氈)，這種結(jié)構(gòu)的隔熱保溫材料存在強(qiáng)度低、易變形、易粉化、隔熱效果差及拆卸、安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)。而碳纖維硬氈隔熱保溫材料克服了軟碳?xì)炙嬖诘娜秉c(diǎn)，作為晶體爐，陶瓷燒結(jié)爐，氣相沉積爐等高溫爐用隔熱保溫材料被廣泛使用。
[0004]碳纖維硬氈主要有黏膠基、PAN基和浙青基三種，黏膠基碳纖維雖然導(dǎo)熱系數(shù)較小，理論分析其最適合做隔熱材料，但是其抗氧化性能和強(qiáng)度都不及浙青基碳纖維，并且其收率極低，價(jià)格昂貴，很大程度上限制了其的使用。PAN基碳纖維由于原料便宜，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)很多廠家都在用，但是其在高溫處理后，纖維變脆，容易產(chǎn)生碳纖維碎屑，對(duì)爐內(nèi)氣氛造成較大危害，并且碳纖維斷面呈鋸齒狀，會(huì)形成尖銳的斷面，對(duì)人體健康危害比較大。浙青基碳纖維含碳量高，揮發(fā)少，純度高，導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較小，強(qiáng)度高不宜斷裂，即使碳纖維斷裂，斷裂形成的斷面比較圓滑對(duì)人體健康危害極小。使用浙青基碳纖維生產(chǎn)的隔熱材料具有以下優(yōu)點(diǎn):1)優(yōu)良的隔熱性能；2)碳含量高，揮發(fā)物少，污染?。?)較高的強(qiáng)度。
[0005]目前國(guó)內(nèi)碳纖維硬氈主要采用PAN基軟碳?xì)纸⒛夯蜍浱細(xì)纸⒎謱诱迟N(石墨紙和碳纖維間隔粘貼)的成型工藝。浸潰模壓工藝存在的缺點(diǎn)是制品層間強(qiáng)度低，高溫使用條件下制品易分層開裂，使用壽命短等，由于強(qiáng)度相對(duì)較低，拆卸安裝不夠方便；采用分層粘貼成型方式制成的硬氈，雖然強(qiáng)度有所提高，但制品的導(dǎo)熱系數(shù)增大，保溫性能變差，降低隔熱效果。纖維的排列方向?qū)Ω魺岵牧系膶?dǎo)熱性能影響比較顯著，當(dāng)熱流平行于纖維方向時(shí)，熱流受到阻力越小，導(dǎo)熱系數(shù)越大；而熱流垂直于纖維方向時(shí)，受到的阻力越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小。針刺氈硬化產(chǎn)品均有縱向拉伸的碳纖維絲束，故有一部分碳纖維與熱流方向平行，因此導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)比較大，相對(duì)二維結(jié)構(gòu)的保溫材料來說能耗大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，其具有優(yōu)異的隔熱性能、低熱容量、低密度和高強(qiáng)度等特性，是特別適用于真空熱處理爐、單晶拉晶爐、陶瓷燒結(jié)爐等高溫爐的保溫材料；本發(fā)明同時(shí)提供了浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的制造方法。
[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，包括浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體，所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體是由浙青基碳纖維無紡氈與有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑的混合液混合后經(jīng)定型、固化、碳化/石墨化處理后的筒狀體，浙青基碳纖維無紡氈由浙青經(jīng)紡絲、預(yù)氧化和碳化制得，浙青基碳纖維無紡氈、粘結(jié)劑、溶劑的重量份比例為:100:30?200:18?600。
[0009]所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面經(jīng)磨光后依次涂刷碳材料粘結(jié)劑層并粘貼石墨紙/碳纖維布，成品經(jīng)固化、碳化處理。
[0010]所述有機(jī)粘結(jié)劑為酚醛樹脂、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、浙青和焦油中的一種或多種；所述溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、糠醇、糠醛、丙酮、苯、甲苯中的一種或多種。
[0011]所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體每層間設(shè)有可碳化加固層，可碳化加固層為無紡布、紗布、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚丙型膜、聚苯乙烯膜、聚丙烯酸樹脂膜、聚酰亞胺膜、聚苯醚樹脂膜、聚酰胺膜和聚苯醚樹脂膜中的一種或多種。
[0012]所述碳材料粘結(jié)劑層由碳材料粘結(jié)劑涂刷而成,碳材料粘結(jié)劑由可碳化材料、分散劑、短切或磨碎碳纖維、石墨粉、碳化硅粉和硅粉按重量份比例混合攪拌均勻制成，各組分的重量份比例為:可碳化材料40?100重量份、分散劑40?160重量份、短切或磨碎碳纖維5?20重量份、石墨粉25?50重量份、碳化娃粉10?30重量份、娃粉5?20重量份；其中石墨粉顆粒直徑為10-600 μ m,碳化硅粉粒度為200-1000目，硅粉粒度為200-1000目。
[0013]所述可碳化材料為酚醛樹脂、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、浙青或焦油中的一種、兩種或兩種以上組合；所述分散劑為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、糠醇、糠醛、丙酮、呋喃甲醇、呋喃甲醛、苯或甲苯中的一種、兩種或兩種以上組合。
[0014]所述短切或磨碎碳纖維為浙青基碳纖維、粘膠基碳纖維或聚丙烯氰基碳纖維中的一種、兩種或兩種以上組合，碳纖維平均長(zhǎng)度為10?1200μηι。
[0015]所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面經(jīng)涂層浸潰/氣相沉積處理，成品整體經(jīng)固化、碳化處理。
[0016]浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的制造方法，浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體未經(jīng)表面處理，包括如下步驟:
[0017]I)對(duì)浙青進(jìn)行紡絲，通過收絲后形成無紡氈，然后預(yù)氧化處理，再進(jìn)行碳化得到浙青基碳纖維無紡氈；
[0018]2)浙青基碳纖維無紡氈與有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑形成的混合液充分混合，通過噴涂、涂刷或浸潰的方式使粘結(jié)劑混合液充分浸潤(rùn)浙青基碳纖維無紡氈；
[0019]3)將浸潤(rùn)了有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑混合液的浙青基碳纖維無紡氈纏繞在內(nèi)模具上，纏繞時(shí)先將浙青基碳纖維無紡氈放在可碳化加固層上，利用可碳化加固層將浙青基碳纖維無紡氈緊緊纏繞在內(nèi)模具上，達(dá)到要求的厚度后預(yù)成型完畢，然后將外模具套裝上，加壓將預(yù)成型筒壓實(shí)；
[0020]4)固化處理:將步驟3)制得的浙青基碳纖維無紡氈預(yù)成型筒連同模具放入烘箱內(nèi)，在130?350°C溫度下進(jìn)行固化處理；
[0021]5)碳化/石墨化/碳化+石墨化處理處理:將固化處理后的預(yù)成型筒脫模，然后放入真空爐或惰性氣氛下碳化，碳化溫度700?1200°C ;或進(jìn)行石墨化處理，石墨化溫度為1800?2500°C ;或在700?1200°C溫度下碳化后再在1800?2500°C溫度下石墨化處理；制得浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體。
[0022]浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的制造方法，對(duì)浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體進(jìn)行表面處理，包括如下步驟:
[0023]I)將浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體進(jìn)行機(jī)加表面磨光處理，使表面平整；
[0024]2)在內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面涂刷碳材料粘結(jié)劑形成碳材料粘結(jié)劑層，在碳材料粘結(jié)劑層上粘貼石墨紙或碳纖維布；
[0025]3)將表面粘貼石墨紙或碳纖維布后的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體放入加熱爐中，以I?15°C /min的升溫速率升溫到150?350°C，在此溫度下恒溫加熱I?5.5h，固化碳材料粘結(jié)劑層；最后在1000°C?1800°C溫度的惰性氣氛或真空下碳化，制成浙青基碳纖維無紡氈保溫筒。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0027]I)本發(fā)明所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的纖維排列方向符合二維排列，并且與熱流方向垂直，是隔熱的最佳方向，因此保溫隔熱性好；
[0028]2)密度達(dá)到0.1-0.4g/cm3，強(qiáng)度高，自支撐性好，制作大尺寸產(chǎn)品時(shí)更具優(yōu)勢(shì)；
[0029]3)經(jīng)表面處理后，抗氧化、抗氣流沖刷，使用壽命長(zhǎng)；
[0030]4)工藝簡(jiǎn)單，制作成本低，產(chǎn)品不易開裂，穩(wěn)定性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明所述內(nèi)表面經(jīng)處理的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖2是本發(fā)明所述內(nèi)、外表面經(jīng)處理的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖3是本發(fā)明所述浙青基碳纖維無紡氈浸潰粘結(jié)劑混合液的工藝流程圖。
[0034]圖4是本發(fā)明所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒預(yù)成型示意圖。
[0035]圖中:1.內(nèi)模具2.擠膠輥3.粘結(jié)劑溶劑混合液池4.浙青基碳纖維無紡氈5.加固層6.筒軸7.浙青基碳纖維無紡氈預(yù)成型筒8.外模具9.浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體10.碳材料粘結(jié)劑層11.石墨紙/碳纖維布

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明:
[0037]見圖1-圖2，是本發(fā)明所述內(nèi)表面或內(nèi)、外表面經(jīng)表面處理的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的結(jié)構(gòu)示意圖，浙青基碳纖維無紡氈保溫筒包括浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9，所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9是由浙青基碳纖維無紡氈4與有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑的混合液混合后經(jīng)定型、固化、碳化/石墨化處理后的筒狀體，浙青基碳纖維無紡氈4由浙青經(jīng)紡絲、預(yù)氧化和碳化制得，浙青基碳纖維無紡氈4、粘結(jié)劑、溶劑的重量份比例為:100:30 ?200:18 ?600。
[0038]所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面經(jīng)磨光后依次涂刷碳材料粘結(jié)劑層10并粘貼石墨紙/碳纖維布11，成品經(jīng)固化、碳化處理。
[0039]所述有機(jī)粘結(jié)劑為酚醛樹脂、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、浙青和焦油中的一種或多種；所述溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、糠醇、糠醛、丙酮、苯、甲苯中的一種或多種。
[0040]所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9每層間設(shè)有可碳化加固層5，可碳化加固層5為無紡布、紗布、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚丙型膜、聚苯乙烯膜、聚丙烯酸樹脂膜、聚酰亞胺膜、聚苯醚樹脂膜、聚酰胺膜和聚苯醚樹脂膜中的一種或多種。
[0041]為了防止浙青基碳纖維無紡氈4在纏繞時(shí)出現(xiàn)斷裂和松弛等現(xiàn)象，事先將浙青基碳纖維無紡氈4放在可碳化加固層5上，利用可碳化加固層5將浙青基碳纖維無紡氈4緊緊纏繞在內(nèi)模具I上。
[0042]所述碳材料粘結(jié)劑層10由碳材料粘結(jié)劑涂刷而成,碳材料粘結(jié)劑由可碳化材料、分散劑、短切或磨碎碳纖維、石墨粉、碳化硅粉和硅粉按重量份比例混合攪拌均勻制成，各組分的重量份比例為:可碳化材料40?100重量份、分散劑40?160重量份、短切或磨碎碳纖維5?20重量份、石墨粉25?50重量份、碳化娃粉10?30重量份、娃粉5?20重量份；其中石墨粉顆粒直徑為10-600 μ m,優(yōu)選30-300 μ m ;碳化硅粉粒度為200-1000目，優(yōu)選300-800目；硅粉粒度為200-1000目，優(yōu)選300-800目。
[0043]所述可碳化材料為酚醛樹脂、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、浙青或焦油中的一種、兩種或兩種以上組合；所述分散劑為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、糠醇、糠醛、丙酮、呋喃甲醇、呋喃甲醛、苯或甲苯中的一種、兩種或兩種以上組合。
[0044]所述短切或磨碎碳纖維為浙青基碳纖維、粘膠基碳纖維或聚丙烯氰基碳纖維中的一種、兩種或兩種以上組合，碳纖維平均長(zhǎng)度為10?1200 μ m,優(yōu)選50-400 μ m。
[0045]所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面也可經(jīng)涂層浸潰/氣相沉積處理，然后成品整體經(jīng)固化、碳化處理。
[0046]浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的制造方法，浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9未經(jīng)表面處理，包括如下步驟:
[0047]I)對(duì)浙青進(jìn)行紡絲，通過收絲后形成無紡氈，然后預(yù)氧化處理，再進(jìn)行碳化得到浙青基碳纖維無紡租4 ；
[0048]2)浙青基碳纖維無紡氈4與有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑形成的混合液充分混合，通過噴涂、涂刷或浸潰的方式使粘結(jié)劑混合液充分浸潤(rùn)浙青基碳纖維無紡氈4 ；
[0049]3)將浸潤(rùn)了有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑混合液的浙青基碳纖維無紡氈4纏繞在內(nèi)模具I上，纏繞時(shí)先將浙青基碳纖維無紡氈4放在可碳化加固層5上，利用可碳化加固層5將浙青基碳纖維無紡氈4緊緊纏繞在內(nèi)模具I上，達(dá)到要求的厚度后預(yù)成型完畢，然后將外模具8套裝上，加壓將預(yù)成型筒7壓實(shí)；(見圖3-圖4)
[0050]4)固化處理:將步驟3)制得的浙青基碳纖維無紡氈預(yù)成型筒7連同模具1、8放入烘箱內(nèi)，在130?350°C溫度下進(jìn)行固化處理；
[0051]5)碳化/石墨化/碳化+石墨化處理處理:將固化處理后的預(yù)成型筒7脫模，然后放入真空爐或惰性氣氛下碳化，碳化溫度700?1200°C ;或進(jìn)行石墨化處理，石墨化溫度為1800?2500°C ;或在700?1200°C溫度下碳化后再在1800?2500°C溫度下石墨化處理；制得浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9。
[0052]浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的制造方法，對(duì)浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9進(jìn)行表面處理并進(jìn)一步制得浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，包括如下步驟:
[0053]I)將浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9進(jìn)行機(jī)加表面磨光處理，使表面平整；
[0054]2)在內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面涂刷碳材料粘結(jié)劑形成碳材料粘結(jié)劑層10，在碳材料粘結(jié)劑層10上粘貼石墨紙或碳纖維布11;
[0055]3)將表面粘貼石墨紙或碳纖維布11后的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9放入加熱爐中，以I?15°C /min的升溫速率升溫到150?350°C，在此溫度下恒溫加熱I?5.5h,固化碳材料粘結(jié)劑層；最后在1000°C?1800°C溫度的惰性氣氛或真空下碳化,制成浙青基碳纖維無紡氈保溫筒。
[0056]以下實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。下述實(shí)施例中所用方法如無特別說明均為常規(guī)方法。
[0057]【實(shí)施例1】浙青碳纖維無紡氈保溫筒制造過程如下:
[0058]對(duì)浙青進(jìn)行紡絲，通過收絲后形成無紡氈，然后預(yù)氧化處理，再進(jìn)行碳化得到浙青基碳纖維無紡氈4 ;在筒軸6的轉(zhuǎn)動(dòng)作用下將浙青碳纖維無紡氈4放入有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑的粘結(jié)劑混合液池3內(nèi)充分浸潰，有機(jī)粘結(jié)劑為酚醛樹脂，溶劑為乙醇；粘結(jié)劑混合液的重量份比例為酚醛樹脂:乙醇=40:60，然后讓浙青基碳纖維無紡氈4通過擠膠輥2將多余的粘結(jié)劑擠出，將浙青基碳纖維無紡氈4放在無紡布上，利用無紡布將浙青基碳纖維無紡氈4緊緊纏繞在內(nèi)模具I上，厚度達(dá)到120mm時(shí)成型完畢，然后將外模具8套裝上，加壓將預(yù)成型筒7定厚80mm壓實(shí)；將浙青基碳纖維無紡氈預(yù)成型筒7放入烘箱內(nèi)，在200°C下進(jìn)行固化處理.再將固化處理后的浙青基碳纖維無紡氈預(yù)成型筒7脫模，放入真空爐碳化，碳化溫度900°C，然后真空爐內(nèi)高溫處理，處理溫度為1800°C，制得浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體即未經(jīng)表面處理的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒。
[0059]制得的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒密度為0.17g/cm3，碳含量99.5%，灰分0.01%，導(dǎo)熱系數(shù)0.31ff/m.K (試樣厚度為80_，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，1500°C時(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù))。
[0060]【實(shí)施例2】為增加浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的表面性能，對(duì)【實(shí)施例1】制得的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9進(jìn)一步進(jìn)行表面處理，具體步驟如下:
[0061]將浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9進(jìn)行機(jī)加表面磨光處理，使表面平整；在內(nèi)、外表面分別涂刷碳材料粘結(jié)劑形成碳材料粘結(jié)劑層10，碳材料粘結(jié)劑的各組分重量比為酚醛樹脂:乙醇:浙青基碳纖維:石墨粉:碳化硅粉:硅粉=56:44:12:20:8:6，在碳材料粘結(jié)劑層10上粘貼石墨紙11 ;然后放入加熱爐，以3°C /min的升溫速率升溫到200°C，在此溫度下恒溫加熱2h，固化碳材料粘結(jié)劑層10 ;最后在1800°C溫度的惰性氣氛下碳化，制成浙青基碳纖維無紡氈保溫筒。
[0062]根據(jù)以上方法制得的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒在單晶硅拉伸爐上使用65次，沒有出現(xiàn)石墨紙層剝離，起泡等現(xiàn)象，石墨紙層里面的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體9無腐蝕現(xiàn)象，顯著提高了浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的壽命。
[0063]經(jīng)表面處理后的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒可以防止?fàn)t內(nèi)雜質(zhì)氣體直接與浙青基碳纖維無紡氈保溫筒表面接觸，防止腐蝕與抗氣流沖刷，具有優(yōu)良的抗氧化與抗腐蝕性能，能夠顯著提高浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的壽命。
[0064]利用本發(fā)明所述方法，通過改變粘結(jié)劑的比例、浙青基碳纖維無紡氈4的含量、成型壓力等工藝參數(shù)可調(diào)整保溫筒的密度，最終制造出較高密度、低熱導(dǎo)率、高強(qiáng)度且具有優(yōu)良的抗裂性能的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒。
【權(quán)利要求】
1.浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，包括浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體，其特征在于，所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體是由浙青基碳纖維無紡氈與有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑的混合液混合后經(jīng)定型、固化、碳化/石墨化處理后的筒狀體，浙青基碳纖維無紡氈由浙青經(jīng)紡絲、預(yù)氧化和碳化制得，浙青基碳纖維無紡氈、粘結(jié)劑、溶劑的重量份比例為:100:30?200:18 ?600。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，其特征在于，所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面經(jīng)磨光后依次涂刷碳材料粘結(jié)劑層并粘貼石墨紙/碳纖維布，成品經(jīng)固化、碳化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，其特征在于，所述有機(jī)粘結(jié)劑為酚醛樹脂、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、浙青和焦油中的一種或多種；所述溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、糠醇、糠醛、丙酮、苯、甲苯中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，其特征在于，所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體每層間設(shè)有可碳化加固層，可碳化加固層為無紡布、紗布、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯膜、聚酯膜、聚碳酸酯膜、聚丙型膜、聚苯乙烯膜、聚丙烯酸樹脂膜、聚酰亞胺膜、聚苯醚樹脂膜、聚酰胺膜和聚苯醚樹脂膜中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，其特征在于，所述碳材料粘結(jié)劑層由碳材料粘結(jié)劑涂刷而成，碳材料粘結(jié)劑由可碳化材料、分散劑、短切或磨碎碳纖維、石墨粉、碳化硅粉和硅粉按重量份比例混合攪拌均勻制成，各組分的重量份比例為:可碳化材料40?100重量份、分散劑40?160重量份、短切或磨碎碳纖維5?20重量份、石墨粉25?50重量份、碳化硅粉10?30重量份、硅粉5?20重量份；其中石墨粉顆粒直徑為10-600 μ m,碳化硅粉粒度為200-1000目，硅粉粒度為200-1000目。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，其特征在于，所述可碳化材料為酚醛樹脂、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、浙青或焦油中的一種、兩種或兩種以上組合；所述分散劑為甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、糠醇、糠醛、丙酮、呋喃甲醇、呋喃甲醛、苯或甲苯中的一種、兩種或兩種以上組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，其特征在于，所述短切或磨碎碳纖維為浙青基碳纖維、粘膠基碳纖維或聚丙烯氰基碳纖維中的一種、兩種或兩種以上組合，碳纖維平均長(zhǎng)度為10?1200 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒，其特征在于，所述浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面經(jīng)涂層浸潰/氣相沉積處理，成品整體經(jīng)固化、碳化處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的制造方法，浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體未經(jīng)表面處理，其特征在于，包括如下步驟: 1)對(duì)浙青進(jìn)行紡絲，通過收絲后形成無紡氈，然后預(yù)氧化處理，再進(jìn)行碳化得到浙青基碳纖維無紡租； 2)浙青基碳纖維無紡氈與有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑形成的混合液充分混合，通過噴涂、涂刷或浸潰的方式使粘結(jié)劑混合液充分浸潤(rùn)浙青基碳纖維無紡氈； 3)將浸潤(rùn)了有機(jī)粘結(jié)劑+溶劑混合液的浙青基碳纖維無紡氈纏繞在內(nèi)模具上，纏繞時(shí)先將浙青基碳纖維無紡氈放在可碳化加固層上，利用可碳化加固層將浙青基碳纖維無紡氈緊緊纏繞在內(nèi)模具上，達(dá)到要求的厚度后預(yù)成型完畢，然后將外模具套裝上，加壓將預(yù)成型筒壓實(shí)； 4)固化處理:將步驟3)制得的浙青基碳纖維無紡氈預(yù)成型筒連同模具放入烘箱內(nèi)，在130?350°C溫度下進(jìn)行固化處理； 5)碳化/石墨化/碳化+石墨化處理:將固化處理后的預(yù)成型筒脫模，然后放入真空爐或惰性氣氛下碳化，碳化溫度700?1200°C ;或進(jìn)行石墨化處理，石墨化溫度為1800?2500°C;或在700?1200°C溫度下碳化后再在1800?2500°C溫度下石墨化處理；制得浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒的制造方法，對(duì)浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體進(jìn)行表面處理，其特征在于，包括如下步驟: 1)將浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體進(jìn)行機(jī)加表面磨光處理，使表面平整； 2)在內(nèi)/外表面或內(nèi)、外表面涂刷碳材料粘結(jié)劑形成碳材料粘結(jié)劑層，在碳材料粘結(jié)劑層上粘貼石墨紙或碳纖維布； 3)將表面粘貼石墨紙或碳纖維布后的浙青基碳纖維無紡氈保溫筒本體放入加熱爐中，以I?15°C /min的升溫速率升溫到150?350°C，在此溫度下恒溫加熱I?5.5h，固化碳材料粘結(jié)劑層；最后在1000°C?1800°C溫度的惰性氣氛或真空下碳化，制成浙青基碳纖維無紡氈保溫筒。
【文檔編號(hào)】C04B35/83GK104261853SQ201410505942
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】陳惠龍, 鄭淑云, 王紅偉, 張作楨, 樸成軍, 李里, 崔欣 申請(qǐng)人:遼寧奧億達(dá)新材料有限公司