CN104289019A - 碳纤维增强碳素烧结管及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的碳纤维增强碳素烧结管的制造方法，先选取包括3-16%的短切碳纤维等的原料预混合，接着加入0.075-1mm的焦炭率混合压型，再焙烧定型，然后在450-600℃过热碳化和气化，最后溶剂浸泡制成。本发明制得的碳素烧结管，具有抗拉强度高，耐温等级高，热稳定性好，化学稳定性优，空隙的分布更均匀，使用寿命长久，大规模的生产应用成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种石化领域用于固液分离的碳素烧结管的制造工艺。
背景技术
石化、钢铁或电力企业的固液分离或者固气分离中会采用一种碳素烧结管（或称）作为过滤器（类似于U型，液体或气体由壁外向管内部渗透后通过口部流出，固体杂质吸附在管外壁）。通常的碳素烧结管是以石油焦为原料，经过整体成型、高温焙烧、机械加工等工序制造而成。碳素烧结管具有较好的化学稳定性，但是由于是多孔炭素材料，其机械强度不高，在安装、搬运或者压力较高时容易损坏或碰断。
专利申请号为941112063的发明公开了一种聚乙烯玻璃纤维微孔烧结管及其生产方法，烧结管由聚乙烯粉末与掺入物粉末混合烧结而成，特点：掺入物粉末采用玻璃纤维粉末。方法：首先用标准筛筛选聚乙烯粉末；再在聚乙烯粉末中加入玻璃纤维粉；然后将装好混合粉末的模具放入烘箱中加热220-280℃，并保温后出箱；最后卸除内模后放入水中冷却，捞出沥水、再脱去外模。该发明的制品耐高温性能和抗压强度均较低，而且过滤性能难以事先设计控制。
专利申请号为2012203881182的实用新型揭示了一种散热器用多段烧结管，包括一管状的烧结管本体，所述烧结管本体一段为蒸发段，另一段为冷凝段，所述烧结管本体内围设置有单一的毛细多孔结构的铜粉层，所述烧结管本体中充斥有工作液体，其特征在于：所述蒸发段与冷凝段之间为中间段，所述铜粉层从蒸发段到冷凝段依次呈递减围设。该实用新型的耐腐蚀性能和抗拉强度均较差。
发明内容
发明目的：提供一种强度高、耐温高、寿命长的碳纤维增强碳素烧结管及其制造方法。
技术方案：
本发明的碳纤维增强碳素烧结管的制造方法中，具有下列顺序的制造工艺步骤：
1）选取重量比（与整个成型后的碳纤维增强碳素烧结管的总重量相比）为12-25%的热固性酚醛树脂或者改性酚醛树脂、5-8%的沥青、3-16%的短切碳纤维（长度优选为1-5mm，保证较高的抗拉强度，同时具有较好的混合性能）、中间相（溶剂等助剂），在（75-180℃）温度下、经过1-4小时预混合均匀；
2）再加入粒径为0.075-1mm的焦炭粒，搅拌混合，保持不低于1）中的温度，注入该碳素烧结管模具中压型；
3）加温至不低于酚醛树脂或者改性酚醛树脂的固化所需温度，进行固化或焙烧定型；
4）将该碳素烧结管在450-600℃的过热温度下（温度高于热固性酚醛树脂或者改性酚醛树脂的热稳定性温度，低于纯沥青粘接的碳素烧结管的烧结温度，免得热固性酚醛树脂或者改性酚醛树脂完全被碳化和气化，碳素烧结管基体的强度下降过多），进行碳化过程，使得酚醛树脂或者改性酚醛树脂、沥青中的部分有机成分碳化，少许气态物质挥发除去，少许固体粉尘脱落，实现碳化气化造孔（除了烧结时形成的空隙外，另有新的空隙生成，使得空隙率提高，而且空隙分布均匀）；
5）采用某种溶剂浸泡，使得其中的少许固态物质溶解，在该碳素烧结管中形成均匀分布的细密空隙，成为固液分离或者固气分离使用的过滤器。
上述工艺步骤1）中，还可以添加1-5%的造孔剂（可溶于水、受热不易分解爆炸的细小颗粒状的化合物，优选可溶性盐，如氯化钠、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠，粒径优选0.02-0.2mm），使得在工艺步骤5）形成的空隙率进一步提高，达到40-45%；而且空隙的尺寸更加均匀，更适合于工业废水的过滤，既有较高的过滤效率，又不易于被固体废渣吸附阻塞。
上述方法制造而成的碳素烧结管，其中除了含有沥青、焦炭粒外，还含有均匀分布的重量比为3-16%、长度为1-5mm的短切碳纤维。呈瓶胚状结构，具有管口、管颈、管身，管身具有许多液体或气体能够渗透、可见固体杂质难以通过的孔隙。
本发明的碳素烧结管使用寿命长久，可以多次再生使用，再生的方法可以为机械方法（如反冲洗）、化学方法（根据滤液或废气中所含的固体杂质成份，选择相应的化学介质浸泡清洗）。
有益效果：
本发明制得的碳素烧结管，具有抗拉强度高，重量较轻，（具有碳纤维增强复合材料的优越性能，比强度高），抗压强度高；
耐温等级高，热稳定性好（可用于直接过滤常温或过热滤液、常温或过热废气），在低于300度的条件下，能够保持较高的强度和尺寸稳定性。
同时，具有较好的化学稳定性，适用于酸性、中性、碱性介质；使用寿命长久，大规模的生产应用成本较低。
本发明的碳素烧结管中空隙率由30%左右提高到40%左右，空隙的分布更均匀，空隙直径的主要大小尺寸由10-100μm变成50-80μm，空隙的大小也更加均匀。
具体实施方式
实施例一：
本发明的碳纤维增强碳素烧结管的制造方法中，具有下列制造工艺步骤：
1）选取重量比为15%的热固性酚醛树脂、6%的沥青、10%的长度为1-5mm的短切碳纤维、3%的粒径为0.05-0.1mm的可溶性盐造孔剂、溶剂等助剂，在100-130℃温度下、经过2小时预混合均匀；
2）再加入粒径为0.075-1mm的焦炭粒，搅拌混合，保持不低于1）中的温度，注入该碳素烧结管模具中压型；
3）加温至不低于酚醛树脂固化所需温度，进行固化和焙烧定型；
4）将该碳素烧结管在500℃的过热温度下进行碳化过程，使得酚醛树脂、沥青中的部分有机成分碳化，少许气态物质挥发除去，少许固体粉尘脱落，实现碳化气化造孔，使得空隙率提高，而且空隙分布均匀；
5）采用某种水浸泡，使得其中的少许可溶性固态物质溶解，碳素烧结管中形成均匀分布的细密空隙，成为固液分离或者固气分离使用的过滤器。
Claims (4)
1.一种碳纤维增强碳素烧结管的制造方法，其特征在于：具有下列顺序的制造工艺步骤：
1）选取重量比为12-25%的热固性酚醛树脂或者改性酚醛树脂、5-8%的沥青、3-16%的短切碳纤维、中间相，在75-180℃温度下、经过1-4小时预混合均匀；
2）加入粒径为0.075-1mm的焦炭粒，搅拌混合，保持不低于1）中的温度，注入该碳素烧结管模具中压型；
3）加温至不低于酚醛树脂或者改性酚醛树脂的固化所需温度，进行固化或焙烧定型；
4）将该碳素烧结管在450-600℃的过热温度下，进行碳化过程，部分气态物质挥发，少许固体粉尘脱落，实现碳化气化造孔；
5）采用某种溶剂浸泡，使得其中的少许固态物质溶解，在该碳素烧结管中形成均匀分布的细密空隙，成为固液分离或者固气分离使用的过滤器。
2.如权利要求1所述的碳纤维增强碳素烧结管的制造方法，其特征在于：所述的短切碳纤维的长度为1-5mm。
3.如权利要求1或2所述的碳纤维增强碳素烧结管的制造方法，其特征在于：所述的工艺步骤1）中，还添加1-5%的粒径为0.02-0.2mm的造孔剂，使得在工艺步骤5）形成的空隙率进一步提高。
4.一种采用权利要求1的方法制造而成的碳素烧结管，其特征在于：其中除了含有沥青、焦炭粒外，还含有均匀分布的重量比为3-16%、长度为1-5mm的短切碳纤维；呈瓶胚状结构，具有管口、管颈、管身，管身具有许多液体或气体能够渗透、可见固体杂质难以通过的孔隙。
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 037000 Shanxi province Datong Xinrong District Garden Garden Village North Tun Tun Xiang Patentee after: Datong Yulin De Graphite New Materials Co.,Ltd. Address before: 037000 Shanxi province Datong Xinrong District Garden Garden Village North Tun Tun Xiang Patentee before: DATONG YU LIN DE GRAPHITE EQUIPMENT CO.,LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20201231 Address after: 030000 huayuantun village north, huayuantun Township, Xinrong District, Datong City, Shanxi Province Patentee after: Datong Tongyang Carbon Co.,Ltd. Address before: 037000 huayuantun village north, huayuantun Township, Xinrong District, Datong City, Shanxi Province Patentee before: Datong Yulin De Graphite New Materials Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 037000 huayuantun village north, huayuantun Township, Xinrong District, Datong City, Shanxi Province Patentee after: Datong Tongyang New Material Co.,Ltd. Address before: 030000 huayuantun village north, huayuantun Township, Xinrong District, Datong City, Shanxi Province Patentee before: Datong Tongyang Carbon Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |