本發(fā)明屬于硬質(zhì)保溫氈，具體涉及一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、作為半導(dǎo)材體材料的基礎(chǔ)材料，單晶硅、多晶硅等材料的生產(chǎn)，需要嚴(yán)苛的超高溫?zé)釄?chǎng)，傳統(tǒng)保溫隔熱材料難以滿足，存在熱場(chǎng)不穩(wěn)定、耐腐蝕能力差、膨脹系數(shù)大等弊端。

2、碳/碳硬質(zhì)保溫氈是一種新型隔熱保溫材料，也是制造晶體硅材料的重要材料。由短纖維邊角料和碳碳產(chǎn)品加工車削料再利用生產(chǎn)而成的碳/碳硬質(zhì)保溫氈，做到了低成本同時(shí)，提高了生產(chǎn)效率，對(duì)廢車削料碳粉的利用，解決廢料處理問(wèn)題，充分發(fā)揮該工藝生產(chǎn)的碳/碳硬質(zhì)保溫氈的優(yōu)勢(shì)；該工藝生產(chǎn)的碳/碳硬質(zhì)保溫氈，主要在冶金材料、半導(dǎo)體材料、新能源光伏產(chǎn)業(yè)的各種高溫爐和熱場(chǎng)材料的應(yīng)用，產(chǎn)品性能可設(shè)計(jì)性極強(qiáng)，廣泛的適用于應(yīng)用于合金燒結(jié)爐、單晶硅爐、真空冶煉爐、真空熱處理爐、氣相沉積爐等爐中的需要。

3、但是目前碳/碳硬質(zhì)保溫氈的生產(chǎn)工藝還存在一些問(wèn)題，比如現(xiàn)工藝通過(guò)將薄碳纖維氈層層粘接壓制成型，容易出現(xiàn)碳/碳硬質(zhì)保溫氈層間的粘接強(qiáng)度不夠、層間存在開裂分層現(xiàn)象，由于薄碳纖維氈之間涂刷粘接劑鏈接，模壓出來(lái)后存在密度不均勻問(wèn)題，存在導(dǎo)熱性能和保溫性能偏低等問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)目前碳/碳硬質(zhì)保溫氈的生產(chǎn)工藝存在的碳/碳硬質(zhì)保溫氈層間的粘接強(qiáng)度不夠、層間存在開裂分層現(xiàn)象；由于薄碳纖維氈之間涂刷粘接劑鏈接，模壓出來(lái)后存在密度不均勻的問(wèn)題，存在導(dǎo)熱性能和保溫性能差的問(wèn)題。本發(fā)明提供了一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈及其制備方法，本方法所得碳/碳硬質(zhì)保溫氈采用亂絮設(shè)計(jì)，且工藝簡(jiǎn)單、操作方便、對(duì)環(huán)境影響較小，對(duì)廢料車削料的回收利用起到環(huán)境保護(hù)較大幫助。

2、本發(fā)明的技術(shù)原理：

3、本發(fā)明用濕法成型制備碳/碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法，是篩選10目以下車削料碳粉，經(jīng)高溫2000℃純化處理、懸浮劑、連接劑、網(wǎng)胎等，按一定比例分散在水中攪拌均勻后，靜置8小時(shí)以上消泡處理；然后澆注在模具中，加壓熱固化成型，將制成的碳/碳硬質(zhì)保溫氈胚體再進(jìn)行碳化、高溫等其他處理，得到碳/碳硬質(zhì)保溫氈。

4、本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

5、篩選10目以下的碳粉經(jīng)高溫2000℃純化處理，懸浮劑、連接劑、網(wǎng)胎等，按一定比例分散在水中攪拌均勻后，靜置8小時(shí)以上消泡處理；然后在每鋪置1層網(wǎng)胎后，澆筑10cm厚的漿料，然后再鋪置1層網(wǎng)胎，重復(fù)以上步驟，直到完成預(yù)設(shè)的厚度。

6、一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法，包括以下步驟：

7、1)將車削料碳粉、懸浮劑、連接劑、水，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)比10:0.05:0.2:1充分?jǐn)嚢?，混合均勻，得到均勻分散混合液?/p>

8、所述的懸浮劑，選自甲基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素中的一種或幾種，混合時(shí)為任意比例；

9、所述的連接劑，選自聚乙烯醇；

10、2)將網(wǎng)胎按照設(shè)計(jì)鋪置在成型模具底部，再將上步驟得到的均勻分散混合液澆筑到成型模具中，中間按5mm的厚度間距隔開，用重量分小區(qū)進(jìn)行填料，澆筑成型，然后熱壓加熱至220℃固化成型，脫模，獲得碳/碳硬質(zhì)保溫氈成型胚體；

11、3)將得到的碳/碳硬質(zhì)保溫氈成型胚體在真空或惰性氣氛下碳化，碳化溫度為950℃，高溫純化處理，溫度為2200℃，再通過(guò)進(jìn)一步的機(jī)械加工處理，制得碳/碳硬質(zhì)保溫氈。本發(fā)明還涉及一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法，采用上述一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法得到，該碳/碳硬質(zhì)保溫氈具有以下技術(shù)指標(biāo)：

12、體積密度為≤0.20g/cm3，抗壓強(qiáng)度≥0.4mpa，抗彎強(qiáng)度為2-3.5mpa，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.25w/m.k，熱膨脹系數(shù)(10﹣6/℃)為﹤1，灰分50-150ppm，處理溫度2200℃。

13、進(jìn)一步的，所述的車削料碳粉顆粒度為10目以下，經(jīng)高溫2000℃純化處理。碳粉在水溶液分散的均勻性直接影響炭碳/碳硬質(zhì)保溫氈的性能和密度。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

15、1、本發(fā)明所述的一種碳-碳硬質(zhì)保溫氈，將碳粉、懸浮劑、連接劑等在水溶液中充分分散，用濕法成型工藝能夠制備出一種密度可控制的漿料、中間再用網(wǎng)胎鋪設(shè)、用重量分小區(qū)填料而成的低導(dǎo)熱率的碳/碳硬質(zhì)保溫氈。

16、2、本發(fā)明所述的一種碳-碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法，碳/碳硬質(zhì)保溫氈在制備過(guò)程中，懸浮劑溶液密度越低(將懸浮劑、碳粉和連接劑混合溶于水中攪拌得到密度在1.4-1.5之間的漿料)，碳化后的碳/碳硬質(zhì)保溫氈的密度就越大，因?yàn)樵诠潭ǖ目障吨?，吸收的碳粉增多，碳化后，殘?zhí)剂吭黾?，增加了?碳硬質(zhì)保溫氈的質(zhì)量。

17、3、本發(fā)明所述的一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法，碳化后的碳/碳硬質(zhì)保溫氈成型胚體，體積有一定的收縮，通過(guò)濕法成型，以及亂絮結(jié)構(gòu)和網(wǎng)胎鋪設(shè)的增強(qiáng)，后續(xù)的機(jī)械加工的處理，獲得碳/碳硬質(zhì)保溫氈的成品。

技術(shù)特征：

1.一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法，其特征在于：所述的車削料碳粉顆粒度為10目以下，經(jīng)高溫2000℃純化處理。

3.一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈，其特征在于：采用權(quán)利要求1或2所述的一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈的制備方法得到，該碳/碳硬質(zhì)保溫氈具有以下技術(shù)指標(biāo)：體積密度為0.2-0.25g/cm3，抗壓強(qiáng)度﹥0.3mpa，抗彎強(qiáng)度為2-3.5mpa，導(dǎo)熱系數(shù)≤0.25w/m.k，熱膨脹系數(shù)10﹣6/℃為﹤1，灰分50-150ppm，處理溫度2200℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種碳/碳硬質(zhì)保溫氈及其制備方法，是篩選10目以下車削料碳粉、懸浮劑、連接劑、網(wǎng)胎等，按一定比例分散在水中攪拌均勻后，然后澆注在模具中，加壓熱固化成型，將制成的碳/碳硬質(zhì)保溫氈胚體再進(jìn)行碳化、高溫等其他處理，得到碳/碳硬質(zhì)保溫氈。

技術(shù)研發(fā)人員：陳靜,賀小娟,殷勇,陳斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖南金創(chuàng)新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/12