[发明专利]一种环保固化碳毡及其制备方法

说明书

本发明公开一种环保固化碳毡及其制备方法，所述固化碳毡以天然竹纤维为原材料制备而成；所述固化碳毡的制备方法包括：裁切及脱胶、酸洗及制丝、酸处理及软化、开松并制毡、碳化及定型、CVD处理和高温处理。与现有的固化碳毡制备方法相比，本发明提供的固化碳毡制备方法环保，且原料来源丰富、价格低廉；本发明提供的固化碳毡的单丝直径为10～15μm；所述固化碳毡主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm。

技术领域

本发明涉及保温材料制备技术领域，尤其是一种环保固化碳毡及其制备方法。

背景技术

制造铸锭炉、单晶炉、氢化炉热场系统的主要零部件，所需要的隔热保温固化毡，需要耐高温等优异性能，还要求金属杂质含量低于300ppm，才能满足人工晶体成晶和较高成品率的要求。

传统的人工晶体生长炉隔热保温部件采用石墨和软碳毡组件。

从上世纪末开始，有人提出用碳-碳复合材料制造热场零件。现有的大多制造热场零件的方法中，制造固化碳毡的原材料均采用PAN(聚丙烯腈)碳纤维或者PAN碳纤维毡，PAN碳纤维是由石油产物丙烯经过聚合、腈化、抽丝制成原丝，原丝经过预氧化、低温碳化、高温碳化制成的，其制备过程能耗大，环境污染大，制造技术要求高，制造周期长，价格昂贵。

现有的制造热场零件的方法中，还有使用天然麻纤维制造固化碳毡的方法，环保，原料来源丰富，价格低廉。但是其对麻纤维的原材料提出了较高的要求，需选择有效磷含量小于15mg/kg的土壤种植的麻类植物作为麻纤维原材料，该原材料稀少且难寻找，价格较高。

发明内容

本发明提供一种环保固化碳毡及其制备方法，用于克服现有技术中能耗大，环境污染大，以及原材料价格高且难获得等缺陷，实现制备方法环保，且原料来源丰富、价格低廉。

为实现上述目的，本发明提出一种环保固化碳毡，所述固化碳毡以天然竹纤维为原材料；所述固化碳毡的单丝直径为10～15μm；所述固化碳毡主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm。

为实现上述目的，本发明还提出一种环保固化碳毡的制备方法，包括以下步骤：

S1：将竹子裁切为竹条，之后将所述竹条放入脱胶剂中浸泡脱胶，之后用去离子水冲洗；

S2：将步骤S1处理后的竹条在浓盐酸中进行浸泡，之后用去离子水冲洗，之后将所述竹条用油压机进行制丝，得到竹丝；

S3：将步骤S2所得竹丝放入反应槽内，加入稀盐酸，加热、加压，之后保温保压；将酸处理后的竹丝用去离子水进行冲洗，并用离心机进行脱水处理；

S4：将步骤S3所得竹丝放入软化剂中进行软化浸泡处理；然后将竹丝放入烘箱中烘干；

S5：将步骤S4处理后的竹丝放入清弹机中进行清弹，得到片状竹絮，之后开松1～3次；之后将竹絮铺网，经针刺机针刺成竹毡；

S6：将步骤S5处理后的竹毡放入氮气保护炉内进行中温碳化处理；之后将中温碳化处理后的竹毡均匀渗入稀释后的固化剂，在固化炉中保温固化定型；之后将竹毡送入碳化反应炉中进行高温碳化，得竹碳毡；

S7：将步骤S6所得竹碳毡进行CVD处理；

S8：将步骤S7处理后的竹碳毡放入高温炉中进行高温处理，得到所述固化碳毡。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、本发明提供的固化碳毡的单丝直径为10～15μm，主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm(mg/L)，能够满足使用需求。