[发明专利]一种炭纤维缝制硬化平板保温材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种炭纤维缝制炭毡硬化平板保温材料的制备方法。该方法具体步骤为：一、采用炭纤维软毡作为主要原材料；二、炭纤维纵向缝制成型；三、树脂浸渍液的配置；四、树脂浸渍；五、固化处理；六、炭化处理；七、高温纯化处理；八、机械加工；九、表面涂层处理后制得硬化平板保温材料。本发明采用炭纤维软毡作为主要原材料，炭纤维纵向缝制的成型工艺，树脂炭基体作为增强体的低密度、具有一定机械强度的硬化平板保温材料，并经过表面涂层封孔处理后，具有密度低、不易分层、导热系数低、良好的高温稳定性以及可加工性能强等特点，而且工艺成本低。

技术领域

本发明涉及一种炭纤维缝制硬化平板保温材料的制备方法，属于高温炉用热场材料配件技术领域。

背景技术

高温炉作为粉末冶金、新材料、新能源、国防工业等领域常用设备之一，得到广泛的应用。高温炉用热场材料具有功能和结构双重功效，作为消耗部件，每年的消耗量巨大。近年，由于炭/炭复合材料制备技术的进步及自身优异的力学性能、保温性能和抗腐蚀、抗气流冲刷等性能，使高温炉用热场材料逐步由石墨材料转向炭/炭复合材料。

大多数高温炉热组件内层使用软炭毡，外层堆砌陶瓷纤维作为保温材料，使用一段时间后，由于破损或炭的沉积等原因，保温性能下降，就需要更换，拆装更换费时费力。而且传统保温材料软炭毡在高温炉使用中有微小的炭纤维脱落，容易引起对产品的污染，另外还容易引起发热元件的短路，造成加热元件与炉室的损坏或降低其寿命。与软炭毡保温材料相比，可加工硬化保温毡具有高纯度、低导热率、一定的机械强度和高温下足够的尺寸稳定性，更重要的是产品在低密度的情况下具有较强的可加工性能，成为新一代的保温材料。

根据检索资料，中国发明专利CN1994972中，公开了一种晶体硅生长炉用高纯固化炭毡的制造方法，所制造的高纯固化炭毡轻质高强且质量稳定，使用可靠，但工艺过程复杂，制造周期长。美国专利US6602345B1公开了一种晶体生长炉的加热器装置，其隔热层采用固化炭毡或固化泡沫炭制作。美国专利号为US 3121050中，Ford等通过热解热固性有机聚合物首次获得网状玻璃泡沫炭。用有机聚合物炭化法制备泡沫炭多为机械强度低的玻璃炭，使用泡沫炭作为保温材料。公开号为CN 101173839A的中国发明专利公开了一种泡沫炭超高温大型硬质隔热室的制造方法，采用泡沫炭制作隔热室预制坯，将隔热室预制坯与型模粘合，经过固化、脱模、制防渗透敷膜、涂覆防腐蚀和抗氧化剂和整体烧结而制成。公开号为CN 101003914A的中国发明专利公开了一种坩埚保温套及其制作方法，该专利选择纤维排列具有集中趋向的长纤维石墨保温毡制作保温性能优良的坩埚保温套。公开号为CN1011948327A的中国发明专利公开了一种高温炉用可加工硬化保温毡的制备方法，该专利采用树脂粘接剂将各层炭毡粘接成型，由于粘接剂与炭毡本体间热膨胀系数的差异，导致炭毡在反复升温降温使用过程中，极易产生分层。

但是，上述专利中所提到的高纯固化炭毡、固化炭毡或固化泡沫炭隔热材料，都是借助于模具或胎具成型，产品可加工性不强或者毡体间易分层。

发明内容

本发明的技术解决的问题是：提供一种采用炭纤维软毡作为主要原材料，炭纤维纵向缝制的成型工艺，树脂炭基体作为增强体的低密度、具有一定机械强度的硬化平板保温材料，并经过表面涂层封孔处理后，具有密度低、不易分层、导热系数低、良好的高温稳定性以及可加工性能强等特点，而且工艺成本低。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种炭纤维缝制硬化平板保温材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一：采用炭纤维软毡作为主要原材料，软毡密度控制在0.06g/cm³-0.14g/cm³，厚度为4mm-15mm。

步骤二：炭纤维纵向缝制成型，将泡沫板工装等尺寸置于最下层，然后按照设定好的层数铺上炭纤维软毡，采用倒钩针将炭纤维纵向垂直插于软毡里面，将各层炭纤维软毡用炭纤维连接起来形成整体。