[发明专利]一种高性能碳纤维保温筒的制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能碳纤维保温筒的制备方法。该制备方法包括：将碳布缠绕在模具上，然后在碳布上面刷涂粘结胶；采用45度和135度针刺角度交替针刺的方法将表面喷有粘结剂的多层薄网胎针刺在碳布上；在多层薄网胎的最外层黏结一层碳布，形成坯体；采用真空袋将所述坯体密封，进行抽真空，使所述坯体的厚度达到工艺设定值；将坯体放进烘箱内进行固化处理；将固化好的坯体脱模后放进真空炭化炉内进行碳化；按照要求对碳化处理后的坯体进行机械加工；将机械加工后的坯体放进惰性气体保护的高温炉中进行纯化处理，得到碳纤维保温筒。采用本方法制备的碳纤维保温筒保温性能好、整体性好、不易分层现象、抗氧化性能好且灰分少。

技术领域

本发明涉及保温筒制备领域，特别是涉及一种高性能碳纤维保温筒的制备方法。

背景技术

近些年来，随着粉末冶金的技术不断进步，对热场的均温性要求提高，尤其特种压力炉要求保温筒既要强度高，又要保温性能好，灰分低等；太阳能的单晶炉也是如此，还对热场的温度梯度更加严格，热场必须灰分低，耐硅蒸汽腐蚀等。目前保温筒的制备方法有：(1)制备碳纤维经预制体-化学气相沉积增密-纯化处理-机加工工艺；(2)采用由接触的保温外筒、软毡层和保温内筒机械复合组成一个保温筒；(3)采用沥青基碳纤维无纺毡与有机粘结剂+溶剂的混合液混合后经定型、固化、炭化/石墨化处理后的筒状体。

制备方法(1)工艺虽然简单，但是导热系数偏高，保温性能差，表面的孔隙率偏高，容易被腐蚀；制备方法(2)采用三个部件复合，更换的时候只要更换局部，但是装配比较难，且整体性差，导热系数偏高；制备方法(3) 采用沥青基碳纤维无纺毡制备的价格偏高，表面没有防护，在腐蚀性气氛下容易被侵蚀，影响使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能碳纤维保温筒的制备方法，用以制备强度高、保温性能优异的性能碳纤维保温筒。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种高性能碳纤维保温筒的制备方法，所述制备方法包括：

将碳布缠绕在模具上，然后在碳布上面刷涂粘结胶；

采用45度和135度针刺角度交替针刺的方法将表面喷有粘结剂的多层薄网胎针刺在碳布上，在多层薄网胎的最外层黏结一层碳布，形成坯体；在后一层的薄网胎的针刺深度为在前一层的薄网胎厚度的一半；

在多层薄网胎的最外层黏结一层碳布，形成坯体；

采用真空袋将所述坯体密封，进行抽真空，使所述坯体的厚度达到工艺设定值；

将坯体放进烘箱内进行固化处理；

将固化好的坯体脱模后放进真空炭化炉内进行碳化；

按照要求对碳化处理后的坯体进行机械加工；

将机械加工后的坯体放进惰性气体保护的高温炉中进行纯化处理，得到碳纤维保温筒。

可选的，在机械加工之后，还包括，在机械加工后的坯体表面喷涂抗氧化涂层料。

可选的，所述薄网胎的厚度为5-40mm。

可选的，所述固化处理的温度为180-230℃。

可选的，所述纯化处理的温度为2000-2600℃。

可选的，最内层的薄网胎以及最外层的薄网胎的针刺密度为 0.14～0.5g/cm³；中间层的薄网胎的针刺密度为0.05～0.12g/cm³。