[发明专利]一种低密度碳纤维硬质保温毡的制备方法

说明书

本发明公开了一种低密度碳纤维硬质保温毡的制备方法；属于隔热保温材料；其步骤包括：将碳纤维原丝切割成短切丝；采用电化学处理法对碳纤维短切丝进行表面改性，得到改性碳纤维；将改性碳纤维梳理成网胎；将网胎浸入树脂胶与酒精混合溶液中，然后热压固化，得到毛坯；将毛坯进行碳化、高温纯化，机加工，得到硬质保温毡；电化学处理法所用电解液包含尿素衍生物；尿素衍生物由6‑（4‑甲氧基苯基）‑3‑吡啶羧酸改性尿素。制得的碳纤维硬质保温毡具有较低的密度，且具有优良的保温性能、抗热震性能与热稳定性。

技术领域

本发明属于隔热保温材料技术领域，具体涉及一种低密度碳纤维硬质保温毡的制备方法。

背景技术

随着科技的发展，军工产品需要重量轻、耐高温、耐腐蚀的新型保温材料；太阳能光伏发电晶硅产业链中高成本进口的高纯石墨件随着热场环境改进，各种缺点日益显现。国内外相关企业迫切需要寻求一种重量轻、尺寸稳定性好、抗热震性好、使用寿命长、综合成本低的新型保温替代材料。而碳纤维复合材料保温毡具有高强度、高模量、高尺寸稳定性、密度低、热膨胀系数小、抗热冲击、耐烧蚀、抗氧化性好等一系列优点，已成为许多学者研究的热点。

现有技术如公开号CN 105479829 A公开了一种低密度碳纤维硬质保温毡及其制备方法；其将碳纤维进行短切，用梳理机梳理成毛丝并制成网胎，使用针刺方法将2-40层网胎针刺复合成一个网胎单元；采用雾气喷涂方法对制得的网胎单元进行单面或双面喷胶，将喷胶后的网胎单元与网胎单元或防护膜层叠；层叠后的材料依次经热压、碳化和纯化得到碳纤维硬质保温毡初级产品，再经机械加工成高温炉保温层所需产品。该制备工艺简单，制备的保温毡密度低，保温性能好，成本低，使用环境广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低密度以及具有优良保温性能、抗热震性能与热稳定性的碳纤维硬质保温毡。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种低密度碳纤维硬质保温毡的制备方法，包括以下步骤：

将碳纤维原丝切割成短切丝；

采用电化学处理法对碳纤维短切丝进行表面改性，得到改性碳纤维；

将上述改性碳纤维梳理成网胎并针刺复合为软毡；

将上述软毡喷洒树脂胶混合溶液，然后热压固化，得到毛坯；

将上述毛坯进行碳化、高温纯化，机加工，得到硬质保温毡；

上述电化学处理法所用电解液包含尿素衍生物；

上述尿素衍生物由6-（4-甲氧基苯基）-3-吡啶羧酸改性尿素。

本发明采用6-（4-甲氧基苯基）-3-吡啶羧酸改性尿素制得尿素衍生物，将其对碳纤维进行改性，再与酚醛树脂胶热压固化结合，得到毛坯，其提高了毛坯的层间剪切强度与摩擦性能，可能是由于改性碳纤维表面含有较多活性原子，使其能够与酚醛树脂更好的结合；将毛坯经碳化、纯化步骤得到碳纤维硬质保温毡，具有较低的密度、热传导率、热膨胀系数，使碳纤维硬质保温毡具有优良的隔热保温性能与抗热震性能，同时该碳纤维硬质保温毡具有优良的热稳定性。

根据本发明的制备方法，在优选实施例中，碳纤维原丝的拉伸强度≥3800MPa。

根据本发明的制备方法，在优选实施例中，碳纤维短切丝的平均长度为3~10cm。

根据本发明的制备方法，在优选实施例中，软毡的面密度为50~120g/m²。

根据本发明的制备方法，在优选实施例中，电解液还包括甘油、乙二醇、草酸、碳酸铵、磷酸铵、磷酸二氢铵、水中的至少一种。

根据本发明的制备方法，在优选实施例中，树脂胶为环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、氨基树脂、聚氨酯、有机硅树脂中的至少一种。