[发明专利]一种保温材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种保温材料及其制备方法。

背景技术

多晶炉外保温隔热层大量使用泡沫碳作为保温材料，由于泡沫碳结构疏松，力学性能较差，加上炉内产生的SiO的侵蚀及热气流的冲击，泡沫碳不断脆化、粉化、消耗。由于以上现象的产生，泡沫碳不仅隔热特性降低，寿命变短，而且产生的细微碳尘释放到炉内，成为炉内制成品的污染源。

泡沫碳厂家一般采用在泡沫碳表面贴附一层石墨纸(或碳布)的方式来隔绝气体对泡沫碳的侵蚀，但由于石墨纸(或碳布)表面非常光滑且与泡沫碳(或碳毡)基体在高温下膨胀系数不同易产生剥离现象而失去防护作用，泡沫碳的脆化、粉化和消耗更加严重，因此传统的泡沫碳应用在多晶炉保温层时，使用寿命短，这无形中增加了生产成本。

日本吴羽化学公司专利“复合碳质隔热材料及其制造方法”(国际申请号PCT/JP00/03302)采用增加表面致密层的方法来增加保温层的抗侵蚀性能，但是该方法增加了泡沫碳保温材料的厚度，同时也提高了保温材料的成本，限制了所述泡沫碳材料在多晶炉中的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种既不影响保温材料厚度，又能提供很好的抗侵蚀能力的保温材料。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种复合保温材料，包括：

至少两层支撑层以及设置在所述支撑层之间的至少一层夹芯层；

其中，所述支撑层包括碳纤维基布及其表面的毛圈；所述夹芯层为泡沫碳；所述毛圈嵌入所述夹芯层。

优选的，所述碳纤维的规格为1K、3K、6K、12K、24K或48K。

优选的，所述嵌入夹芯层的毛圈高度为2～40mm。

优选的，所述的夹芯层的厚度为2～120mm。

优选的，所述的泡沫碳的密度为0.03～1.8g/cm³。

优选的，所述复合保温材料的表面为平面或曲面。

本发明还提供了一种复合保温材料的制备方法，包括：

a)提供至少两层表面具有毛圈的碳纤维布；

b)在所述具有毛圈的碳纤维布表面涂覆泡沫碳前驱体，并使所述毛圈嵌入所述前驱体中；

c)将另一具有毛圈的碳纤维布覆盖于所述前驱体的另一表面，所述毛圈嵌入所述前驱体中，得到预制件；

d)将所述预制件经过炭化、石墨化操作，得到复合保温材料；所述至少两层表面具有毛圈的碳纤维布形成至少两层支撑层；所述泡沫碳前驱体形成夹芯层，位于所述至少两层支撑层之间；所述毛圈嵌入所述夹芯层。

优选的，所述泡沫碳前驱体为酚醛树脂或聚氨酯树脂。

优选的，步骤a)具体为：

a1)将碳纤维制造成表面具有毛圈的碳纤维基布；

a2)将步骤a1)得到的碳纤维基布浸润在树脂中，树脂固化后得到表面具有毛圈的碳纤维布。

优选的，所述树脂为聚氨酯树脂、酚醛树脂或环氧树脂。

本发明提供的复合保温材料，包括：至少两层支撑层以及设置在所述支撑层之间的至少一层夹芯层；其中，所述支撑层包括碳纤维基布及其表面的毛圈；所述夹芯层为泡沫碳；所述毛圈嵌入所述夹芯层。本发明提供的复合保温材料包括了具有良好耐温性能的泡沫碳材料，以及强度高，密度较大的碳纤维布，由于将所述碳纤维布表面经过打磨和浸润树脂的处理，使得碳纤维布表面形成了大量毛圈，而毛圈在树脂固化的同时定型，增加了毛圈的硬挺度。而所述毛圈嵌入夹芯层中能够将夹芯层的泡沫碳材料与支撑层的碳纤维布牢固的结合，即使在高温情况下，碳纤维布与泡沫碳的热膨胀系数不同，也不会产生支撑层脱落、与夹芯层分离的现象，延长了保温材料的使用寿命和耐温性能。另外，由于碳纤维布表面的毛圈嵌入夹芯层中，所以不会增加整体复合材料的厚度。