一种碳/碳硬质保温毡及其制备方法与流程

本发明属于硬质保温毡，具体涉及一种碳/碳硬质保温毡及其制备方法。

背景技术：

1、作为半导材体材料的基础材料，单晶硅、多晶硅等材料的生产，需要严苛的超高温热场，传统保温隔热材料难以满足，存在热场不稳定、耐腐蚀能力差、膨胀系数大等弊端。

2、碳/碳硬质保温毡是一种新型隔热保温材料，也是制造晶体硅材料的重要材料。由短纤维边角料和碳碳产品加工车削料再利用生产而成的碳/碳硬质保温毡，做到了低成本同时，提高了生产效率，对废车削料碳粉的利用，解决废料处理问题，充分发挥该工艺生产的碳/碳硬质保温毡的优势；该工艺生产的碳/碳硬质保温毡，主要在冶金材料、半导体材料、新能源光伏产业的各种高温炉和热场材料的应用，产品性能可设计性极强，广泛的适用于应用于合金烧结炉、单晶硅炉、真空冶炼炉、真空热处理炉、气相沉积炉等炉中的需要。

3、但是目前碳/碳硬质保温毡的生产工艺还存在一些问题，比如现工艺通过将薄碳纤维毡层层粘接压制成型，容易出现碳/碳硬质保温毡层间的粘接强度不够、层间存在开裂分层现象，由于薄碳纤维毡之间涂刷粘接剂链接，模压出来后存在密度不均匀问题，存在导热性能和保温性能偏低等问题。

技术实现思路

1、针对目前碳/碳硬质保温毡的生产工艺存在的碳/碳硬质保温毡层间的粘接强度不够、层间存在开裂分层现象；由于薄碳纤维毡之间涂刷粘接剂链接，模压出来后存在密度不均匀的问题，存在导热性能和保温性能差的问题。本发明提供了一种碳/碳硬质保温毡及其制备方法，本方法所得碳/碳硬质保温毡采用乱絮设计，且工艺简单、操作方便、对环境影响较小，对废料车削料的回收利用起到环境保护较大帮助。

2、本发明的技术原理：

3、本发明用湿法成型制备碳/碳硬质保温毡的制备方法，是筛选10目以下车削料碳粉，经高温2000℃纯化处理、悬浮剂、连接剂、网胎等，按一定比例分散在水中搅拌均匀后，静置8小时以上消泡处理；然后浇注在模具中，加压热固化成型，将制成的碳/碳硬质保温毡胚体再进行碳化、高温等其他处理，得到碳/碳硬质保温毡。

4、本发明的目的通过以下技术方案实现：

5、筛选10目以下的碳粉经高温2000℃纯化处理，悬浮剂、连接剂、网胎等，按一定比例分散在水中搅拌均匀后，静置8小时以上消泡处理；然后在每铺置1层网胎后，浇筑10cm厚的浆料，然后再铺置1层网胎，重复以上步骤，直到完成预设的厚度。

6、一种碳/碳硬质保温毡的制备方法，包括以下步骤：

7、1)将车削料碳粉、悬浮剂、连接剂、水，按质量分数比10:0.05:0.2:1充分搅拌，混合均匀，得到均匀分散混合液；

8、所述的悬浮剂，选自甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素中的一种或几种，混合时为任意比例；

9、所述的连接剂，选自聚乙烯醇；

10、2)将网胎按照设计铺置在成型模具底部，再将上步骤得到的均匀分散混合液浇筑到成型模具中，中间按5mm的厚度间距隔开，用重量分小区进行填料，浇筑成型，然后热压加热至220℃固化成型，脱模，获得碳/碳硬质保温毡成型胚体；

11、3)将得到的碳/碳硬质保温毡成型胚体在真空或惰性气氛下碳化，碳化温度为950℃，高温纯化处理，温度为2200℃，再通过进一步的机械加工处理，制得碳/碳硬质保温毡。本发明还涉及一种碳/碳硬质保温毡的制备方法，采用上述一种碳/碳硬质保温毡的制备方法得到，该碳/碳硬质保温毡具有以下技术指标：

12、体积密度为≤0.20g/cm3，抗压强度≥0.4mpa，抗弯强度为2-3.5mpa，导热系数≤0.25w/m.k，热膨胀系数(10﹣6/℃)为﹤1，灰分50-150ppm，处理温度2200℃。

13、进一步的，所述的车削料碳粉颗粒度为10目以下，经高温2000℃纯化处理。碳粉在水溶液分散的均匀性直接影响炭碳/碳硬质保温毡的性能和密度。

14、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

15、1、本发明所述的一种碳-碳硬质保温毡，将碳粉、悬浮剂、连接剂等在水溶液中充分分散，用湿法成型工艺能够制备出一种密度可控制的浆料、中间再用网胎铺设、用重量分小区填料而成的低导热率的碳/碳硬质保温毡。

16、2、本发明所述的一种碳-碳硬质保温毡的制备方法，碳/碳硬质保温毡在制备过程中，悬浮剂溶液密度越低(将悬浮剂、碳粉和连接剂混合溶于水中搅拌得到密度在1.4-1.5之间的浆料)，碳化后的碳/碳硬质保温毡的密度就越大，因为在固定的空隙中，吸收的碳粉增多，碳化后，残碳量增加，增加了碳/碳硬质保温毡的质量。

17、3、本发明所述的一种碳/碳硬质保温毡的制备方法，碳化后的碳/碳硬质保温毡成型胚体，体积有一定的收缩，通过湿法成型，以及乱絮结构和网胎铺设的增强，后续的机械加工的处理，获得碳/碳硬质保温毡的成品。

技术特征：

1.一种碳/碳硬质保温毡的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种碳/碳硬质保温毡的制备方法，其特征在于：所述的车削料碳粉颗粒度为10目以下，经高温2000℃纯化处理。

3.一种碳/碳硬质保温毡，其特征在于：采用权利要求1或2所述的一种碳/碳硬质保温毡的制备方法得到，该碳/碳硬质保温毡具有以下技术指标：体积密度为0.2-0.25g/cm3，抗压强度﹥0.3mpa，抗弯强度为2-3.5mpa，导热系数≤0.25w/m.k，热膨胀系数10﹣6/℃为﹤1，灰分50-150ppm，处理温度2200℃。

技术总结本发明公开了一种碳/碳硬质保温毡及其制备方法，是筛选10目以下车削料碳粉、悬浮剂、连接剂、网胎等，按一定比例分散在水中搅拌均匀后，然后浇注在模具中，加压热固化成型，将制成的碳/碳硬质保温毡胚体再进行碳化、高温等其他处理，得到碳/碳硬质保温毡。技术研发人员：陈静,贺小娟,殷勇,陈斌受保护的技术使用者：湖南金创新材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12