[发明专利]片状石墨膜的制造模具及制造方法

权利要求书

1.一种片状石墨膜的制造模具，其特征在于：包括底座（1）、立柱（2）、上盖（3）、隔离片（4）和耐温重物（5）；立柱（2）有4根；

底座（1）是一个呈圆饼状的石墨块，其厚度为1至3厘米，直径是20至50cm；底座（1）的前、后、左、右部各设有1个上下向的通孔，4个通孔的相邻通孔相对于底座（1）的中心轴线等角度设置，且4个通孔的轴线位于与底座（1）同心的一个圆柱侧面上，4个通孔均设有内螺纹；

4根立柱（2）均由石墨制成，立柱（2）呈圆柱状，其直径与底座（1）上的通孔的直径相对应，每根立柱（2）的下部设有与底座（1）的通孔的内螺纹相匹配的外螺纹；4根立柱（2）分别由其下端螺纹部由上向下旋合在底座（1）的相应1个通孔内，从而使得4根立柱（2）固定在底座（1）上，从而得到下模组件；

隔离片（4）呈正方形状，其边长比4根立柱（2）所围成的假想正方形的边长的小0%至0.2%；隔离片（4）由耐高温材料制成；隔离片（4）使用时水平设置在底座（1）与4根立柱（2）围成的空间内；

耐温重物（5）由耐高温材料制成；耐温重物（5）的形状与隔离片（4）的形状一致或稍小，下表面平坦；耐温重物（5）使用时水平设置在底座（1）与4根立柱（2）围成的空间内；

上盖（3）的形状及大小与底座（1）相同，上盖（3）是一个呈圆饼状的石墨块，其厚度为1至3厘米，直径与底座（1）的直径相等；上盖（3）的前、后、左、右部各设有1个上下向的通孔，4个通孔的相邻通孔相对于底座（1）的中心轴线等角度设置，且4个通孔的轴线位于与上盖（3）同心的一个圆柱侧面上，上盖（3）的4个通孔为光孔；上盖（3）使用时由其4个通孔分别由上向下穿过相应一根立柱（2），并固定在4根立柱（2）的上部。

2.根据权利要求1所述的片状石墨膜的制造模具，其特征在于：隔离片（4）的制造材料优选石墨片、人造石墨膜或者天然石墨膜，更优选天然石墨膜；

耐温重物（5）的制造材料优选碳素类材料，更优选石墨块；耐温重物（5）是底面形状和隔离片（4）一样大小的长方体状重物。

3.一种片状石墨膜的制造方法，包括如下步骤：

①选取原材料，选取双轴取向、双折射系数大于0.1、弹性模量大于400kgf/mm²、拉伸强度在50Mpa以上的聚酰亚胺膜作为原料膜；

②设置制造模具, 所述的制造模具采用如权利要求1所述的片状石墨膜的制造模具；

③将步骤①得到的原料膜裁剪成适于放置在步骤②得到的制造模具内的形状；根据制造模具的4根立柱（2）所围成的正方形的形状大小，将步骤①得到的聚酰亚胺膜裁剪成相应的正方形状而得到原料膜（6），且裁剪完整的每片正方形状的原料膜（6）的边长比正方形的隔离片（4）的边长的小0.5%至1%；

④将步骤③得到的原料膜（6）以及相应数量的间隔片4以间隔叠片的方式放置在步骤②得到的下模组件内，具体为在步骤②得到的下膜组件的底座（1）的上表面平坦放置第一张原料膜（6），然后在第一张原料膜（6）上重叠放置第一片隔离片（4），再重叠放置第二张原料膜（6），然后在第二张原料膜（6）上重叠放置第二片隔离片（4），如此叠合直至将所有的原料膜（6）与隔离片（4）均以相互间隔重叠的方式放置在制造模具内，从而得到间隔叠片和下模的组合件；上述的相互间隔重叠放置的过程简称为间隔叠片过程，相互间隔重叠放置则简称为间隔叠片；

⑤对步骤④得到的间隔叠片和下模的组合件内的原料膜（6）进行施压，将耐温重物（5）放置在步骤④得到的间隔叠片和模具组件的位于最上方的隔离片（4）的上表面上，从而得到施加重力的间隔叠片和模具的部件；施压的压力范围为3至10g/cm²；⑥将步骤⑤得到的施加重力的间隔叠片和模具的部件放入碳化炉的内腔中；

⑦在步骤⑥得到的放入了施加重力的间隔叠片和模具的部件的碳化炉的内腔中，先对碳化炉的内腔进行抽真空，再充入氮气或惰性气体而形成惰性环境；

⑧在步骤⑦得到的惰性环境下，将碳化炉加热升温至施加重力的间隔叠片和模具的部件的原料膜（6）的碳化温度而开始碳化，并在最高碳化温度下保温30至120分钟而完成碳化，然后自然冷却；保温中设置的最高碳化温度在1000℃至1400℃；

⑨对步骤⑧得到的施加重力的间隔叠片和模具的部件的碳化后的原料膜（6）进行施压调整，打开碳化炉的炉盖，在施加重力的间隔叠片和模具的部件的上方替换耐温重物（5），施压的压力范围为5.0至100g/cm²；

⑩对步骤⑨得到设有调整施压后的间隔叠片和模具的部件的碳化炉重新形成惰性环境；先将炉内抽真空，然后充氩气或者氦气至常压、微正压或微负压；

在步骤⑩得到的惰性环境下，将碳化炉加热至石墨化温度进行石墨化工序；石墨化工序中最高温度的设置在2800℃至3200℃，并保持在上述温度区域内某一目标值30至120分钟；

等待碳化炉自然冷却后，取出制造模具得到成品石墨膜。