[发明专利]一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法

说明书

本发明涉及一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，将短切碳纤维和磨碎碳纤维组成的混合碳纤维与有机粘结剂、溶剂混合后，去除其中的溶剂，将表面包覆有机粘结剂的复合碳纤维与水、分散剂混合形成碳纤维混合浆料，经真空抽吸成型制成复合碳纤维保温筒预制品；采用热蒸汽或热空气加热的方式使其脱水并完成不熔化、不溶化处理；然后经碳化或石墨化处理，得到复合碳纤维保温筒成品。本发明所制成的复合碳纤维保温筒具有隔热性能好、抗氧化性好、热容量低、强度高的特性，且制作工艺简单，成本低，成品形状及尺寸可控，密度可调；成品不易开裂，自支撑性好，使用寿命长；经表面处理后还可具有优良的抗氧化性能，并进一步提高使用寿命。

技术领域

本发明涉及高温炉用保温筒制作技术领域，尤其涉及一种高性能的复合碳纤维保温筒的制造方法。

背景技术

随着科学技术的进步，军事、国防、太阳能、半导体、热处理等领域都在快速发展，这些领域的发展都涉及保温材料的使用；尤其近几年太阳能、半导体的飞速发展，对保温材料的需求显得更加突出，而且对保温材料的要求越来越高，不仅要求节能降耗，并且要求抗氧化性能高，这些要求也不断促进着保温材料领域的快速发展。

曾经在国内高温真空炉上普遍使用的碳纤维保温材料为软碳毡(针刺毡)，软碳毡作为隔热保温材料使用时存在强度低、易变形、易粉化、隔热效果差及拆卸、安装费时费力等缺点。新开发的碳纤维硬毡隔热保温材料可以克服软碳毡的上述缺点，因此作为晶体炉、陶瓷烧结炉、气相沉积炉等高温炉用隔热保温材料得到日益广泛地使用。

目前，国内使用的碳纤维硬毡主要采用PAN基软碳毡浸渍模压的成型工艺。浸渍模压工艺制作碳纤维硬毡存在能耗高，碳纤维硬毡层间强度低、易开裂，寿命低，粘结剂含量高，抗氧化性能差等缺点。

发明内容

本发明提供了一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，所制成的复合碳纤维保温筒具有隔热性能好、抗氧化性好、热容量低、强度高的特性，且制作工艺简单，成本低，成品形状及尺寸可控，密度可调；成品不易开裂，自支撑性好，使用寿命长；经表面处理后还可具有优良的抗氧化性能，并进一步提高使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种高性能复合碳纤维保温筒的制造方法，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；