[发明专利]一种高温炉用炭/炭复合材料圆筒的制备方法

权利要求书

1.一种高温炉用炭/炭复合材料圆筒的制备方法，其特征在于制备过程为：

(1)炭纤维布经过浸胶机浸渍树脂后，通过张力控制器将浸渍树脂后制得的炭纤维胶布缠绕于金属圆筒工装上，在固化炉内对缠绕于金属圆筒工装上的炭纤维胶布进行加压固化处理，固化脱模后，去除毛边，制成炭/树脂复合材料圆筒制品；所述固化处理制度为：所述固化炉内的温度以10-300℃/小时的升温速率从室温升温至60-90℃，保温1-5小时，再以10-300℃/小时的升温速率升温至100-150℃，保温1-10小时，再以10-300℃/小时的升温速率升温至150-220℃，保温1-10小时，然后冷却至温度低于70℃，出炉；

(2)将步骤(1)中的炭/树脂复合材料圆筒制品置于炭化炉中进行N₂保护下的炭化处理，将所述树脂转化成树脂炭，使炭/树脂复合材料圆筒制品转变成炭/炭复合材料圆筒制品；

(3)当步骤(2)中炭化后的炭/炭复合材料圆筒制品密度＜1.28g/cm³时，将所述炭/炭复合材料圆筒制品进行补增密处理；

(4)将步骤(3)中补增密完或步骤(2)中炭化完且其密度≥1.28g/cm³的炭/炭复合材料圆筒制品在高温处理炉中进行高温处理，所述高温处理的温度为1300～2600℃；

(5)将步骤(4)中经高温处理后的炭/炭复合材料圆筒制品经机械加工后即制成高温炉用炭/炭复合材料圆筒。

2.按照权利要求1所述的一种高温炉用炭/炭复合材料圆筒的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述炭纤维布编织所用炭纤维为粘胶丝基、沥青基或聚丙烯腈基炭纤维，炭纤维布类型为平纹、斜纹或缎纹，所述炭纤维丝束为3～24K，采用耐高温酚醛树脂浸渍炭布，炭纤维胶布中含胶量按重量百分比计控制在20～60％，所述缠绕为连续化缠绕作业，张力控制器的张力控制在炭纤维布强力的0.1～10％，其中K代表丝束千根数。

3.按照权利要求1所述的一种高温炉用炭/炭复合材料圆筒的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述加压方式为外缠胶带或收缩带法、真空袋成型法或真空袋-热压罐成型法；其中，采用外缠胶带或收缩带法时，张力控制器的张力控制在胶带或收缩带强力的0.05～5％，采用真空袋成型法或真空袋-热压罐成型法时，真空袋或真空袋-热压罐的压力为-0.1～3.0MPa。

4.按照权利要求1所述的一种高温炉用炭/炭复合材料圆筒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中炭化后的炭/炭复合材料圆筒制品的密度≥1.05g/cm³，所述炭化处理的制度为：所述炭化炉内的温度以10-300℃/小时的升温速率从室温升温至150-220℃，再以2-80℃/小时的升温速率升温至300-600℃，然后以2-100℃/小时的升温速率升温至600-1000℃。

5.按照权利要求1所述的一种高温炉用炭/炭复合材料圆筒的制备方法，其特征在于：步骤(3)中补增密处理的方式为树脂或沥青浸渍-炭化、化学气相渗透或二者的结合三种增密方式，其中，树脂或沥青浸渍-炭化分为：(a)树脂真空浸渍-炭化，浸渍压力≤-0.080Mpa；(b)沥青真空浸渍-炭化，浸渍压力≤-0.080Mpa；(c)树脂压力浸渍-固化/炭化，浸渍、固化压力为0.3～5Mpa；(d)沥青压力浸渍-炭化，浸渍压力为0.3～5Mpa，炭化压力30～100Mpa；化学气相渗透的沉积温度为800～1200℃，补增密后炭/炭复合材料圆筒制品的密度≥1.28g/cm³。

6.按照权利要求1所述的一种高温炉用炭/炭复合材料圆筒的制备方法，其特征在于：步骤(4)中高温处理的时间为1～10小时，高温处理后炭/炭复合材料圆筒制品的密度≥1.25g/cm³。

7.按照权利要求1所述的一种高温炉用炭/炭复合材料圆筒的制备方法，其特征在于：步骤(5)中制得的高温炉用炭/炭复合材料圆筒的尺寸为：直径≤Φ1900mm×高≤3000mm×壁厚1～20mm。