一種使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法

2023-10-17 12:10:19

一種使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及保溫筒的製備方法，尤其涉及一種使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法。
【背景技術】
[0002]碳碳複合材料保溫筒廣泛應用於高溫燒結爐等高溫工業設備中，其性能及壽命對高溫工業設備運行的能耗，成本控制，產品質量等具有關鍵作用。保溫筒產品廣泛應用與高溫燒結爐中，其中高溫燒結爐對保溫筒產品的密度均勻性，及導熱性能都有很高的要求。然而，常規的碳碳複合材料保溫筒的製備方法存在成本高、時間長等缺陷。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供一種低成本快速製備碳碳複合材料保溫筒的方法，採用低粘度樹脂噴塗法，能比較好的控制產品的密度均勻性，並且能夠在保證產品整體良好性能的條件下在較短的時間內製備出所需產品。
[0004]本發明是這樣實現的，一種使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法，該方法包括以下步驟:
[0005](I)選取厚度均勻的碳纖維軟氈以及柔性石墨紙並對其進行高溫處理；
[0006](2)分別在選取好的軟氈兩面以及石墨紙單面噴塗樹脂；
[0007](3)將噴塗完樹脂的軟氈和柔性石墨紙在石墨芯模上使用特定卷繞設備進行卷繞成型為初級保溫筒；
[0008](4)用真空口袋將所述初級保溫筒密封后放入烘箱中進行固化處理獲得固化後的保溫筒，固化過程中一直保持抽真空；
[0009](5)對所述固化後的保溫筒進行碳化、高溫處理。
[0010]所述的碳纖維軟租，厚度為5?12mm，體積密度為0.13?0.15g/cm3。
[0011]所述的柔性石墨紙厚度為1mm。
[0012]碳纖維軟氈與柔性石墨紙進行的高溫處理溫度為1500?2000°C。
[0013]纏繞所使用石墨芯模為圓筒狀，軟氈纏繞層數為5?10層，柔性石墨紙只纏繞在最裡層和最外層，多層軟氈位於柔性石墨紙之間。
[0014]所述噴塗使用的樹脂為酚醛樹脂，固含量為42?48%，樹脂粘度為10±3mpa.S。
[0015]所述固化處理的固化處理溫度為160?180°C，固化時間為4?6h ;所述碳化處理的碳化溫度為750?900°C，碳化時間為2?4h ;所述高溫處理的高溫處理溫度為1500?2000°C，處理時間2?6h，升溫速率< 150°C /h。
[0016]本發明的有益效果是:
[0017](I)本發明採用一種新型低粘度樹脂，相對於現在普遍使用的樹脂酒精混合液更加穩定，而且節省了成本，消除了固化過程中因存在酒精而容易出現危險事故的可能。
[0018](2)本發明在固化過程中採用真空口袋抽真空固化成型消除了在制品容易開裂的現象。
[0019](3)本發明根據所需產品密度計算所需樹脂用量，產品經過固化、碳化、高溫處理以後不需要再進行任何緻密化處理，縮短了生產周期。
[0020](4)本發明製備的保溫筒整體性能好，使用壽命長。
【附圖說明】
[0021]圖1為碳氈卷繞流程圖；
[0022]圖2為帶工裝固化處理圖。
[0023]其中，1-第一分散、張力輥；2_第二分散、張力輥；3_石墨芯模；4_壓力輥；5-碳氈噴塗樹脂區；6_真空口袋；7_卷繞產品；8-烘箱；9_真空慄。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發明所述的C/C複合材料保溫筒製備方法做進一步具體描述。
[0025]實例I
[0026](I)選取5mm厚的碳纖維軟租以及Imm厚的柔性石墨紙進行1500°C高溫處理，碳纖維軟租體積密度為0.14g/cm3。
[0027](2)分別在軟氈兩面以及石墨紙單面噴塗固含量為45%，粘度為1mpa.s的酚醛樹脂，表面噴塗均勻，樹脂噴塗量為8kg。
[0028](3)如圖1所示，將噴塗完樹脂的軟氈與柔性石墨紙分別在石墨芯模上進行卷繞成型，其中柔性石墨紙只在產品最裡層與最外層卷繞一層，軟氈卷繞10層。
[0029](4)如圖2所示，將卷繞完的保溫筒放入烘箱中進行固化處理，固化過程中使用真空口袋密封在制品保持抽真空狀態，固化溫度為160°C，固化時間為4h。
[0030](5)將固化完成的保溫筒進行碳化、高溫處理；碳化處理溫度750°C，碳化時間為2h，升溫速率30°C /h ;高溫處理溫度1500°C，處理時間2h，升溫速率100°C /h。
[0031](6)經過機加工成型；得到密度為0.20g/cm3的C/C保溫筒。
[0032]實例2
[0033](I)選取1mm厚的碳纖維軟租以及Imm厚的柔性石墨紙進行1500°C高溫處理，碳纖維軟租體積密度為0.14g/cm3。
[0034](2)分別在軟氈兩面以及石墨紙單面噴塗固含量為45%，粘度為1mpa.s的酚醛樹脂，表面噴塗均勻，樹脂噴塗量為15kg。
[0035](3)如圖1所示，將噴塗完樹脂的軟氈與柔性石墨紙分別在石墨芯模上進行卷繞成型，其中柔性石墨紙只在產品最裡層與最外層卷繞一層，軟氈卷繞5層。
[0036](4)如圖2所示，將卷繞完的保溫筒放入烘箱中進行固化處理，固化過程中使用真空口袋密封在制品保持抽真空狀態，固化溫度為180°C，固化時間為2h。
[0037](5)將固化完成的保溫筒進行碳化、高溫處理；碳化處理溫度850°C，碳化時間為4h，升溫速率30°C /h ;高溫處理溫度1800°C，處理時間2h，升溫速率100°C /h。
[0038](6)經過機加工成型；得到密度為0.25g/cm3的C/C保溫筒。
[0039]實例3
[0040](I)選取12mm厚的碳纖維軟租以及Imm厚的柔性石墨紙進行2000°C高溫處理，碳纖維軟租體積密度為0.15g/cm3。
[0041](2)分別在軟氈兩面以及石墨紙單面噴塗固含量為45%，粘度為1mpa.s的酚醛樹脂，表面噴塗均勻，樹脂噴塗量為30kg。
[0042](3)如圖1所示，將噴塗完樹脂的軟氈與柔性石墨紙分別在石墨芯模上進行卷繞成型，其中柔性石墨紙只在產品最裡層與最外層卷繞一層，軟氈卷繞5層。
[0043](4)如圖2所示，將卷繞完的保溫筒放入烘箱中進行固化處理，固化過程中使用真空口袋密封在制品保持抽真空狀態，固化溫度為180°C，固化時間為2h。
[0044](5)將固化完成的保溫筒進行碳化、高溫處理；碳化處理溫度850°C，碳化時間為4h，升溫速率30°C /h ;高溫處理溫度2000°C，處理時間4h，升溫速率150°C /h。
[0045](6)經過機加工成型；得到密度為0.35g/cm3的C/C保溫筒。
【主權項】
1.一種使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法，其特徵在於:該方法包括以下步驟: (1)選取厚度均勻的碳纖維軟氈以及柔性石墨紙並對其進行高溫處理； (2)分別在選取好的軟氈兩面以及石墨紙單面噴塗樹脂； (3)將噴塗完樹脂的軟氈和柔性石墨紙在石墨芯模上使用特定卷繞設備進行卷繞成型為初級保溫筒； (4)用真空口袋將所述初級保溫筒密封后放入烘箱中進行固化處理獲得固化後的保溫筒，固化過程中一直保持抽真空； (5)對所述固化後的保溫筒進行碳化、高溫處理。2.根據權利I所述的使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法，其特徵在於:所述的碳纖維軟租，厚度為5?12mm，體積密度為0.13?0.15g/cm3。3.根據權利I所述的方法，其特徵在於:所述的柔性石墨紙厚度為1mm。4.根據權利I所述的使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法，其特徵在於:碳纖維軟氈與柔性石墨紙進行的高溫處理溫度為1500?2000°C。5.根據權利I所述的方法，其特徵在於:纏繞所使用石墨芯模為圓筒狀，軟氈纏繞層數為5?10層，柔性石墨紙只纏繞在最裡層和最外層，多層軟氈位於柔性石墨紙之間。6.根據權利I所述的使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法，其特徵在於:所述噴塗使用的樹脂為酚醛樹脂，固含量為42?48%，樹脂粘度為10±3mpa.S。7.根據權利I所述的使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法，其特徵在於:所述固化處理的固化處理溫度為160?180°C，固化時間為4?6h ;所述碳化處理的碳化溫度為750?900 °C，碳化時間為2?4h ;所述高溫處理的高溫處理溫度為1500?2000 °C，處理時間2?6h，升溫速率< 150°C /h。
【專利摘要】本發明提供了一種使用軟氈製備碳碳複合材料保溫筒的方法，該方法包括以下步驟：(1)選取碳纖維軟氈以及柔性石墨紙並對其進行高溫處理；(2)在軟氈兩面，柔性石墨紙單面分別噴塗樹脂；(3)將噴塗完樹脂的軟氈以及柔性石墨紙在石墨芯模上進行卷繞成型；(4)將纏繞成型後的在制品放入烘箱中進行固化處理，固化過程中需將產品用真空口袋密封抽真空固化定型；(5)固化完成後對在制品經行碳化、高溫處理。本發明操作簡單，成本低，周期短，整體性好。
【IPC分類】C04B35/83
【公開號】CN105712728
【申請號】CN201410727579
【發明人】楊村林, 姜召陽, 韓鋼, 陳小飛, 崔樹永, 張榮超
【申請人】航天睿特碳材料有限公司