[发明专利]一种具有密度梯度的碳纤维硬毡的制备方法有效

专利信息
申请号: 202010243101.7 申请日: 2020-03-31
公开(公告)号: CN111409321B 公开(公告)日: 2022-03-11
发明(设计)人: 刘鹏武;徐滨;王泽;王杰 申请(专利权)人: 山东众途复合材料有限公司
主分类号: B32B9/04 分类号: B32B9/04;B32B9/00;B32B7/12;B32B33/00;B32B37/12;B32B37/10;B32B37/06;B32B38/16;B32B38/08;B32B7/022
代理公司: 济南诚智商标专利事务所有限公司 37105 代理人: 杨先凯
地址: 253000 山东省德州市经济技术开发区袁桥镇东方红东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 具有 密度 梯度 碳纤维 制备 方法
【说明书】:

本申请提供了一种具有密度梯度的碳纤维硬毡的制备方法,根据碳纤维硬毡中的每一层的不同密度的要求,然后挑选碳纤维软毡的材质以及克重,然后依次经过软毡浸渍树脂、干燥、每层喷涂特殊的粘结剂、热压固化、涂覆特殊的表面处理剂、真空高温烧结,最终可以制得厚度方向上分为不同密度的多层、且密度从0.12g/cm3‑0.3g/cm3密度梯度的、石墨化的碳纤维硬毡;本申请对碳纤维硬毡进行了结构改进,不同密度的碳纤维硬毡层与炉内的热场的温度梯度相适应,在热场中的高温区域、中温区域以及低温区域均有良好的保温性能,且碳纤维硬毡的外表面上的表面处理剂可以有效地提高抗氧化能力,克服了现有的碳化硅涂层所存在的缺陷。

技术领域

发明涉及碳纤维隔热材料技术领域,尤其是涉及一种具有密度梯度的碳纤维硬毡的制备方法。

背景技术

随着光伏、太阳能产业的发展,隔热材料的需求量也在不断增加。传统隔热材料由于其使用温度低(<1800℃),污染大,并且难以做成薄型隔热层,占用了炉体内空间,从而浪费了高温炉内空间。而新型碳纤维隔热材料由于具有导热系数小、热容量低、密度小、线膨胀系数小、耐高温、耐热冲击性强、耐化学腐蚀性强、高纯无污染等优异性能,已成为高温炉最主要的隔热材料。

高温炉内温度分布按照从内到外的顺序逐渐降低,炉内的热场是有温度梯度的,不同的温度区域对隔热材料的保温性能要求不同,而碳纤维隔热材料的保温性能与其密度以及碳纤维基材有很大关系,根据研究,碳纤维隔热材在低温区域,体密度越小热导率越低,热损也越小,而在高温区域,体密度越大热导率反而更低,热损也越小。

由于碳纤维硬毡长期处于高温、含有腐蚀性杂质的使用环境中,易老化变薄,机械强度降低,缩短了使用寿命,而且碳纤维硬毡价格昂贵,碳纤维硬毡的大量消耗大大增加了生产成本。为了延缓碳纤维硬毡的老化,延长碳纤维硬毡的使用寿命,降低生产成本,现有技术是通过在碳纤维硬毡的外表面上涂覆碳化硅涂层,以达到减缓碳纤维硬毡老化的目的。

但是,由于碳化硅涂层在碳纤维硬毡表面上的附着力弱,且炉内为高温、腐蚀环境,致使碳化硅涂层容易脱落;同时,在实际生产过程中碳纤维硬毡是需要经常装进高温炉中或者从高温炉中取出的,这也导致了碳化硅涂层容易脱落。因此,现有技术中通过涂覆碳化硅涂层的方式达不到很好的延缓碳纤维硬毡老化的目的。

因此,如何对碳纤维硬毡进行结构改进,使得碳纤维硬毡与炉内的热场的温度梯度相适应,在热场中的高温区域、中温区域以及低温区域均有良好的保温性能,且对碳纤维硬毡的外表面进行表面改进,以克服现有的碳化硅涂层所存在的缺陷,是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有密度梯度的碳纤维硬毡的制备方法。

为解决上述的技术问题,本发明提供的技术方案为:

一种具有密度梯度的碳纤维硬毡的制备方法,包括以下依次进行的步骤:

1)根据炉内的热场的温度梯度,制定目标成品的碳纤维硬毡的厚度方向上的各层的密度;

控制在热场温度T1为1600℃<T1≤2400℃的区域中,目标成品的碳纤维硬毡中的碳纤维硬毡层一的密度ρ1为0.2kg/m3≤ρ1≤0.3kg/m3

控制在热场温度T2为1200℃<T2≤1600℃的区域中,目标成品的碳纤维硬毡中的碳纤维硬毡层二的密度ρ2为0.15kg/m3≤ρ2≤0.2kg/m3

控制在热场温度T3为600℃<T3≤1200℃的区域中,目标成品的碳纤维硬毡中的碳纤维硬毡层三的密度ρ3为0.12kg/m3≤ρ3≤0.15kg/m3

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