[发明专利]一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法

权利要求书

1.一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）制备短切碳纤维；将碳纤维短切，得到平均长度为1～80mm的短切碳纤维；

2）制备磨碎碳纤维；将碳纤维磨碎，得到平均长度为100～800μm的磨碎碳纤维；

3）将短切碳纤维与磨碎碳纤维按照10～90﹕90～10的重量份比例，采用旋风分离器充分混合均匀，得到混合碳纤维；

4）将混合碳纤维与有机粘结剂、溶剂按100﹕20～230﹕3～920的重量份比例混合，得到碳纤维混合液；将碳纤维混合液放入网袋中，经网孔孔径为1～50μm的网袋初滤后，再采用50～60℃的热空气向网袋内直吹10～30min，使碳纤维混合液中的溶剂完全挥发，得到表面包覆有机粘结剂的复合碳纤维；

5）将表面包覆有机粘结剂的复合碳纤维与水、分散剂按照0.3～6﹕100﹕0.1～2的重量份比例充分混合，形成均匀的碳纤维混合浆料；

6）将碳纤维混合浆料采用真空抽吸成型；将真空抽吸所用的保温筒成型模具浸入成型池中，保温筒成型模具由套装在一起的内模具、外模具组成，内、外模具均为圆筒形结构；其中内模具由筛板制成，其外表面固定有筛网，筛网的孔径为30～200μm，外模具为网格状结构，网格孔的单边或径向尺寸为30～100mm；

所述保温筒成型模具以轴线呈竖直状态放置在成型池内，其上端设有吊具用于浸入成型池时调节其高度；

所述内模具、外模具与上、下端板之间形成真空成型室，且真空成型室具有与复合碳纤维保温筒相配合的形状和尺寸；抽吸管沿内模具纵向中心通长设置；在抽吸管的作用下，碳纤维混合浆料在内、外模具之间按规律排列成型，制成复合碳纤维保温筒预制品；

7）将复合碳纤维保温筒预制品连同保温筒成型模具一起从成型池中取出，采用100～240℃的热蒸汽或热空气加热2～5小时，使复合碳纤维保温筒预制品脱水并完成不熔化、不溶化处理；

8）经脱水及不熔化、不溶化处理后的复合碳纤维保温筒预制品脱模，然后放入真空炉中或在惰性气氛下碳化，碳化温度为800～1800℃；或根据使用要求进行石墨化处理，石墨化温度为1800～2500℃；经碳化或石墨化处理后即得到高性能的复合碳纤维保温筒；

9）所制得的复合碳纤维保温筒的密度为0.1～0.35 g/cm³，导热系数小于0.35 W/m•K。

2.根据权利要求1所述的一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，其特征在于，通过改变有机粘结剂、短切碳纤维与磨碎碳纤维的混合比例，以及真空抽吸成型时的真空度，对复合碳纤维保温筒的密度进行精确调整，以满足不同条件下的使用要求。

3.根据权利要求1所述的一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，其特征在于，所述制备短切碳纤维或磨碎碳纤维时所用的碳纤维为沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维、PAN基碳纤维中的一种或几种，选用一种以上碳纤维时按任意比例混合。

4.根据权利要求1所述的一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，其特征在于，所述网袋由无纺布、人造棉、聚丙烯、特氟龙或聚酯材料制成，网袋的孔径为1～50μm。

5.根据权利要求1所述的一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，其特征在于，所述外模具的网格孔形状为三角形、圆形、正方形、矩形、菱形、规则多边形或不规则多边形中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，其特征在于，所述有机粘结剂选自酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂、脲醛树脂、乙烯基酯树脂、聚酰胺、丙烯酸树脂、聚乙烯、聚丙烯、乙烯丙烯共聚物、聚苯乙烯、单糖、多糖、沥青、焦油中的一种或一种以上任意混合。

7.根据权利要求1所述的一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，其特征在于，所述溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、乙醚、糠醇、糠醛、丙酮、苯、甲苯、呋喃甲醇、呋喃甲醛中的一种或一种以上任意混合。