碳纤维硬质毡的热压固化方法及热压固化系统与流程

本发明涉及碳纤维硬质毡制备，尤其涉及一种碳纤维硬质毡的热压固化方法及热压固化系统。

背景技术：

1、现有碳纤维硬质毡热压固化生产工序中，在热压机内碳纤维硬质毡预制体会产生由空气和vocs组成的混合气体，为确保安全生产，采用加大向热压机内补充空气的量、加大热压机外排废气的量，来降低热压机内气体中的vocs含量，由此带来如下缺点：

2、1、含有vocs的混合气体，始终威胁着安全生产；

3、2、补充环境空气会引入灰尘，影响产品质量；

4、3、能耗较高；

5、4、外排废气量大、处理困难。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种碳纤维硬质毡的热压固化方法及热压固化系统，主要目的是在碳纤维硬质毡热压固化生产过程中，减小外排废气量。

2、为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

3、一方面，本发明的一个实施例提供了一种碳纤维硬质毡的热压固化方法，该方法包括如下步骤：

4、步骤s1，密封热压机，对热压机进行惰性气体置换：

5、将碳纤维硬质毡预制体置于热压机内，密封热压机；启动冷却器，保持冷却温度在-35--5℃；向热压机内通入惰性气体，置换热压机中的空气；置换过程中在热压机内形成第一混合气体；第一混合气体经过冷却器冷却，第一混合气体中的酒精气体冷凝变为液体酒精，回收到酒精回收罐；第一混合气体中未冷凝的组分外排至废气外排管道，当热压机内氧含量≤10％，优选≤3％，完成惰性气体置换；

6、步骤s2，惰性气体保护下进行热压固化工艺，回收酒精：

7、按每分钟升温0.1-3℃的升温速度对热压机升温，持续向热压机内补充惰性气体，在惰性气体保护下对热压机内的碳纤维硬质毡预制体进行热压固化；热压固化过程中产生的酒精气体，在惰性气体保护下形成第二混合气体，保持冷却器冷却温度在-35-10℃，第二混合气体经冷却器冷却，第二混合气体中的酒精气体冷凝为液体酒精，回收到酒精回收罐；第二混合气体中的未冷凝组分外排入废气外排管道；当热压机内温度达到68-105℃，且热压机内第二混合气体的酒精浓度小于预定酒精浓度的情形持续的时间达到要求时长10-60分钟时，结束回收酒精作业；

8、步骤s3，无尘环境、防爆氛围下进行热压固化工艺，回收废液：

9、按每分钟升温0.2-2℃的升温速度对热压机升温，向热压机内通入压缩空气、净化风、氮气和氩气中的一种或多种，来调节热压机内气体中的氧气浓度与vocs浓度，形成第三混合气体，从而保持热压机内vocs浓度在爆炸下限的50％以下，对热压机内的碳纤维硬质毡预制体进行热压固化，保持冷却器冷却温度在-35-0℃，优选-30--10℃，第三混合气体经冷却器冷却，第三混合气体中的vocs冷凝为废液，回收到废液罐，第三混合气体中未冷凝的组分外排至废气外排管道，热压机温升至热压固化终温140-285℃，优选180-260℃，并恒温5-180分钟，优选45-120分钟，关闭冷却器冷源，停止导热油加热，热压机进入自然冷却阶段；

10、步骤s4，解除热压机密封,得到碳纤维热压固化毡：

11、自然冷却阶段热压机内的温度≤120℃，优选≤80℃，氧浓度≥19.5％(v/v)时，解除热压机密封,得到热压固化的碳纤维硬质毡。

12、本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

13、可选的，所述热压机的操作压力为1-50pa，优选2-10pa。

14、可选的，在所述步骤s1中，所述碳纤维硬质毡预制体为含有碳前驱体的碳纤维预制体。

15、可选的，在所述步骤s2中，按每分钟升温0.2-1℃的升温速度对热压机升温。

16、可选的，在所述步骤s2中，所述要求时长为30-50分钟。

17、可选的，在所述步骤s2中，保持冷却器冷却温度在-30--5℃。

18、可选的，在所述步骤s2中，保持热压机内氧含量≤10％，优选≤3％。

19、可选的，在所述步骤s2中，所述预定酒精浓度为5％(v/v)。

20、可选的，在所述步骤s3中，热压机内氧含量为0.1-15％(v/v)，优选5-8％(v/v)。

21、另一方面，本发明的另一个实施例还提供了一种碳纤维硬质毡的热压固化系统，该系统包括：热压固化部和回收部；

22、所述热压固化部包括热压机、加热器、导热油泵、导热油箱，所述导热油泵的出口、所述加热器、所述热压机的油路进口依次连接，所述导热油箱分别连接于所述导热油泵的进口和所述热压机的油路出口，所述热压机的气相进口分别连接于惰性气体管道和工艺风管道；

23、所述回收部包括冷却器、酒精回收罐和废液罐，所述冷却器的进口连接于所述热压机的气相出口，所述冷却器的液相出口分别连接于所述酒精回收罐和所述废液罐，所述冷却器的气相出口连接于废气外排管道。

24、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

25、在惰性气体氛围下处理碳纤维硬质毡预制体挥发出的酒精气体，解决了在空气氛围下生产存在的安全隐患问题；酒精回收回用，解决了酒精气体外排造成的浪费资源、污染周边环境和存在的安全隐患问题；在无尘环境、防爆氛围下进行热压固化工艺，既保证热压固化对氧的需求，解决了环境空气引入灰尘造成产品质量下降的问题，又解决了存在的安全隐患问题；冷却回收部分树脂热压固化反应产物，减小外排废气处理压力；降低后续能耗。

26、现有技术酒精浓度报警值为0.0828％(v/v)，也就是酒精在空气中的爆炸下限3.3％的25％为报警值，每标方空气中含有17克酒精，17g/m3。达到该报警值，就要补环境空气了。假设挥发1公斤酒精，就需要补充空气58.82标方来稀释。

27、本申请以氧含量在3％以下的惰性气体来保护，挥发出的酒精气体与保护气一起去冷凝了，不存在酒精爆炸安全隐患，去冷凝的气体中酒精浓度可以高达200g/m3以上，由5标方惰性气体来携带即可，所以本申请外排废气量减少90％以上。

28、现有技术，通常情况热压机酒精挥发与树脂热解产生vocs的质量在700-1100kg，平均900kg计算，需要补充新风约5万标方。生产地点的空气中的浮尘中10gm以上的颗粒是最大的问题，它的多少直接影响产品质量，一般的碳纤维硬质毡的灰分含量应小于500ppm，较好的应小于200ppm，较高的要小于100ppm，本申请加工过程补充的气体为惰性气体、压缩空气或净化风，所以没有引入灰尘问题，保证碳纤维硬质毡的灰分含量符合要求。

技术特征：

1.一种碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的碳纤维硬质毡的热压固化方法，其特征在于，

10.一种碳纤维硬质毡的热压固化系统，其特征在于，包括：

技术总结本发明公开了一种碳纤维硬质毡的热压固化方法及热压固化系统，涉及碳纤维硬质毡制备技术领域，主要目的是在碳纤维硬质毡热压固化生产过程中，避免含有VOCs的混合气体威胁安全生产，减小外排废气量。本发明的主要技术方案为：碳纤维硬质毡的热压固化方法，该方法包括如下步骤：步骤S1，密封热压机，对热压机进行惰性气体置换；步骤S2，惰性气体保护下进行热压固化工艺，回收酒精；步骤S3，无尘环境、防爆氛围下进行热压固化工艺，回收废液；步骤S4，解除热压机密封,得到碳纤维热压固化毡。技术研发人员：史万年,王斌,张福强,浩瀚受保护的技术使用者：新疆中部合盛硅业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17