[发明专利]一种抽真空后充入气体制造碳纤维的高温碳化炉

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维制造设备，尤其涉及一种抽真空后充入气体制造碳纤维的高温碳化炉。

背景技术

碳纤维是由不完全石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶的新型无机非金属材料，化学组成中碳元素含量达95%以上，碳纤维是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上），强度大于4000MPa的又称为超高强型；模量大于450GPa的称为超高模型。碳纤维制造工艺分为有机先驱体纤维法和气相生长法。有机先驱体纤维法制得的碳纤维是由有机纤维经高温固相反应转变而成。应用的有机纤维主要有聚丙烯（PAN）纤维、人造丝和沥青纤维等。将有机母体纤维（例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青）采用高温分解法在1000～3000度高温的惰性气体下制成的，其结果是除碳以外的所有元素都予以去除，气相生长法制得的碳纤维称气相生长碳纤维。

高温碳化炉制备碳纤维时，通常需要在炉内充入惰性气体，这就需要对充气结构及充气流程进行优化，以提高炉内惰性气体的含量，从而提高碳纤维的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温碳化炉，用于将炉内抽真空后充入惰性气体制造碳纤维。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，

一种抽真空后充入气体制造碳纤维的高温碳化炉，包括有炉体，所述炉体内部具有炉管，该炉管的两端伸出炉体外部，与外界连通，还包括有真空泵，该真空泵与炉管内部连通，真空泵对炉管内部进行抽真空，炉管上设有供惰性气体充入的充气口，充气口与气源连通；

具体地，所述炉体具有保温层，保温层内设有石墨炉膛，所述炉管设于石墨炉膛中，石墨炉膛外包覆有石墨发热体，石墨发热体对石墨炉膛及炉管进行加热；

在本发明的一个实施例中，所述炉管具有入口段和出口段，入口段和出口段位于炉体外部，入口段与出口段分别设有充气口；所述真空管路伸入炉体内，连接于炉管的中部。

使用时，首先在冷炉状态下向炉管内充入惰性气体，将炉管内的空气排出，然后将炉管内抽真空，再次充入惰性气体，如此反复进行，直到炉内气氛达到碳纤维制备的工艺要求后，再升温到设定温度，进行碳纤维制造流程。

本发明的优点在于，该高温碳化炉在炉管两端分别设置充气口，方便向炉管内部充入惰性气体，配合真空泵，可提高炉内惰性气体的含量，从而提高碳纤维的质量。

附图说明

图1是本发明提出的高温碳化炉的横剖结构示意图；

图2是该高温碳化炉的纵剖结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明提出的高温碳化炉包括有炉体，所述炉体内部具有炉管110，该炉管110的两端伸出炉体外部，与外界连通，还包括有真空泵200，该真空泵200通过真空管路210与炉管110内部连通，真空泵200对炉管110内部进行抽真空，炉管110上设有供惰性气体充入的充气口，充气口通过气管300与气源连通；所述炉体具有保温层130，保温层130内设有石墨炉膛120，所述炉管110设于石墨炉膛120中，石墨炉膛120外包覆有石墨发热体140，石墨发热体140对石墨炉膛120及炉管110进行加热；

在本实施例中，所述炉管110具有入口段和出口段，入口段和出口段位于炉体外部，入口段与出口段分别设有充气口；所述真空管路210伸入炉体内，连接于炉管的中部。

使用时，首先在冷炉状态下向炉管内充入惰性气体，将炉管内的空气排出，然后将炉管内抽真空，再次充入惰性气体，如此反复进行，直到炉内气氛达到碳纤维制备的工艺要求后，再升温到设定温度，进行碳纤维制造流程。

该高温碳化炉在炉管两端分别设置充气口，方便向炉管内部充入惰性气体，配合真空泵，可提高炉内惰性气体的含量，从而提高碳纤维的质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。