CN103015032A - 沥青基碳纤维纯化毡的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，涉及一种沥青基碳纤维纯化毡，包含以下工艺步骤：沥青基碳纤维选料、选料切断、铺网、穿刺成毡、修边整形、低温炭化、高温纯化和成品入库；本发明通过合适工艺获取的沥青基碳纤维纯化毡具有高强度，高模量，纯度高、质轻，透气率高，可任意缠绕，薄厚均匀，不易变形，保温隔热效果稳定的优点。

Description

沥青基碳纤维纯化毡的制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种沥青基碳纤维纯化毡，具体地说本发明涉及一种沥青基碳纤维纯化毡的制备方法。
【背景技术】
已知的，沥青基碳纤维是一种以石油沥青或煤沥青为原料，经沥青的精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化而制得的含碳量大于92％的特种纤维。因其具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电与导热等优良性能，是航空航天工业中不可缺少的工程材料，另在交通、机械、体育娱乐、休闲用品、医疗卫生和土木建筑方面也有广泛应用；将沥青基碳纤维作为基料制作纯化毡也是对于沥青基碳纤维应用领域的一种拓展，尤其是借用沥青基碳纤维的耐高温特性，在加工多晶硅时，密闭的加工环境和极高的温度使得沥青基碳纤维纯化毡发挥了作用。
现有的沥青基保温隔热材料大部分选择长丝针刺成型，不能将碳纤维特性完全利用；结合附图1可以看出现有生产工艺直接用针刺机多次连续针刺纤维，造成基体损伤，现有工艺的模量强度低，水汽杂质大，工艺技术控制缺陷造成产品薄厚不均匀，绕性差，尤其是处理温度低于1500℃的不足。造成在2000℃使用时容易氧化，挥发物高，降低保温隔热效果，增加能耗。
鉴于上述不足，有必要对沥青基碳纤维纯化毡工艺进行进一步的改进，以便降低薄厚不均匀，绕性差以及处理温度低引发的使用温度不高和耐候性差的缺陷，使得沥青基碳纤维纯化毡能够满足高温环境下的使用。
【发明内容】
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，通过合适工艺获取的沥青基碳纤维纯化毡具有高强度，高模量，纯度高、质轻，透气率高，可任意缠绕，薄厚均匀，不易变形，保温隔热效果稳定的优点。
为了实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案：
一种沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，包含以下工艺步骤：沥青基碳纤维选料、选料切断、铺网、穿刺成毡、修边整形、低温炭化、高温纯化和成品入库；
一、沥青基碳纤维选料
选择外观毛丝少，绕性好，抗拉伸强度高的沥青基碳纤维长丝作为原材料；
二、选料切断
断切成短丝；
三、铺网
将上一步骤获取短丝经铺网机铺网；
四、穿刺成毡
将上一步骤获取网状短丝经过穿刺机一次性针刺成毯状；
五、修边整形
将上一步骤获取毯状物修剪为方形或圆形，确保边部平整无枝杈；
六、低温炭化
将上一步骤修剪后获取的毯状物装胚体装入低温碳化炉，从室温开始升温，按照20℃/h加热升温至190～210℃停炉降温；
七、高温纯化
将上一步骤经过低温炭化的毯状物装入纯化炉后连续升温至1580～1620℃停炉，打开真空排气系统将纯化炉内水汽及其它杂质抽出；二次升温至2200℃停炉，自然降温至室温时出炉获取沥青基碳纤维纯化毡；
八、成品入库
将纯化后获取的沥青基碳纤维纯化毡装箱入库。
所述的沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，在步骤选料切断中，所述断切成长度范围在50～80mm之间的短丝。
所述的沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，在步骤铺网中，铺网厚度在0.5至2.0之间。
通过上述公开内容，本发明的有益效果是：
本发明所述的沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，选择沥青基碳纤维作为原材料，通过合适工艺获取的沥青基碳纤维纯化毡具有高强度，高模量，纯度高、质轻，透气率高，可任意缠绕，薄厚均匀，不易变形，保温隔热效果稳定的优点；在高温环境下使用时挥发物少，使用寿命长的优异性能。比传统保温材料寿命延长1/3，真空状态下最高使用温度2200℃；结合附图表4与现有沥青基碳纤维毡的理化指标对比可以看出本发明的各项指标；本发明采用短纤维铺网后一次性穿刺成型，避免因连续针刺造成纤维断裂起毛。
【附图说明】
图1是现有工艺毡的局部穿刺结构示意图；
图2是本发明的工艺路线图；
图3是本发明的沥青基碳纤维纯化毡结构示意图；
图4是本发明与现有工艺参数的对照表；
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明；下面的实施例并不是对于本发明的限定，仅作为支持实现本发明的方式，在本发明所公开的技术框架内的任意等同结构替换，均为本发明的保护范围；
结合附图2中给出的沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，包含以下工艺步骤：沥青基碳纤维选料、选料切断、铺网、穿刺成毡、修边整形、低温炭化、高温纯化和成品入库；
一、沥青基碳纤维选料
选择外观毛丝少，绕性好，抗拉伸强度高的沥青基碳纤维长丝作为原材料；
二、选料切断
断切成长度范围在50～80mm之间的短丝；
三、铺网
将上一步骤获取短丝经铺网机铺网；所述铺网厚度在0.5至2.0之间；
四、穿刺成毡
将上一步骤获取网状短丝经过穿刺机一次性针刺成毯状；
五、修边整形
将上一步骤获取毯状物修剪为方形或圆形，确保边部平整无枝杈；
六、低温炭化
将上一步骤修剪后获取的毯状物装胚体装入低温碳化炉，从室温开始升温，按照20℃/h加热升温至190～210℃停炉降温；
七、高温纯化
将上一步骤经过低温炭化的毯状物装入纯化炉后连续升温至1580～1620℃停炉，打开真空排气系统将纯化炉内水汽及其它杂质抽出；二次升温至2200℃停炉，自然降温至室温时出炉获取沥青基碳纤维纯化毡，附图3给出了本发明的沥青基碳纤维纯化毡结构；
八、成品入库
将纯化后获取的沥青基碳纤维纯化毡装箱入库。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (3)

1.一种沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，其特征是：包含以下工艺步骤：沥青基碳纤维选料、选料切断、铺网、穿刺成毡、修边整形、低温炭化、高温纯化和成品入库；
一、沥青基碳纤维选料
选择外观毛丝少，绕性好，抗拉伸强度高的沥青基碳纤维长丝作为原材料；
二、选料切断
断切成短丝；
三、铺网
将上一步骤获取短丝经铺网机铺网；
四、穿刺成毡
将上一步骤获取网状短丝经过穿刺机一次性针刺成毯状；
五、修边整形
将上一步骤获取毯状物修剪为方形或圆形，确保边部平整无枝杈；
六、低温炭化
将上一步骤修剪后获取的毯状物装胚体装入低温碳化炉，从室温开始升温，按照20℃/h加热升温至190～210℃停炉降温；
七、高温纯化
将上一步骤经过低温炭化的毯状物装入纯化炉后连续升温至1580～1620℃停炉，打开真空排气系统将纯化炉内水汽及其它杂质抽出；二次升温至2200℃停炉，自然降温至室温时出炉获取沥青基碳纤维纯化毡；
八、成品入库
将纯化后获取的沥青基碳纤维纯化毡装箱入库。
2.根据权利要求1所述的沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，其特征是：在步骤选料切断中，所述断切成长度范围在50～80mm之间的短丝。
3.根据权利要求2所述的沥青基碳纤维纯化毡的制备方法，其特征是：在步骤铺网中，铺网厚度在0.5至2.0之间。
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