CN104671231B - 炭素材料成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够实现炭素材料一次成型方法，该方法包括将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉、竹油、固化剂、粘结剂和食品级润滑剂采用搅拌碾压方式进行混合，然后经过干燥、碾磨、准备模具、一次成型及炭化步骤；该炭素材料一次成型方法可大幅提高生产效率，实现高产能，减少资源浪费和污染，降低成本，得到制品具有硬度高，光洁度好，导热效果佳的炭素材料成型方法。

Description

炭素材料成型方法

技术领域

本发明涉及炭素材料成型技术领域，具体讲是关于一种炭素材料成型方法。

背景技术

炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。为了简便起见，有时也把炭和石墨材料统称为炭素材料或碳材料。炭素材料是无机非金属材料，具有很多独特的物理化学性质，即轻量，多孔性，导电性，导热性，耐腐蚀性，润滑性，高温强度，耐热性，耐热冲击性，低热膨胀，低弹性，高纯度，可加工性等，可以说，炭素材料兼有金属、陶瓷和有机高分子三种主要固体材料的特性，并且炭素材料具有上述三种材料不具有的性质，比如比弹性率和比强度高，减震率大，生物相容性好，具有自润滑性及中子减速能力等特点。

自炭素材料问世以来，炭素材料成型方法一直作为各国研发的重大课题，在实际应用中，目前世界范围内炭素材料成型方法一般先制成毛坯后再机械加工，这种方法不但费时费工，浪费资源，增加污染，成本高，而且生产工期长，效率低下，而且现有炭素材料成型方法存在硬度低，光洁度差，导热效果差的特点，不利于节能降耗。

发明内容

为了克服以上现有技术的缺点，本发明提供一种能够实现炭素材料一次成型，进而大幅提高生产效率，实现高产能，减少资源浪费和污染，降低成本，得到制品具有硬度高，光洁度好，导热效果佳的炭素材料成型方法。

本发明的技术方案是，提供一种炭素材料成型方法，包含以下步骤，

1)将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉、竹油、固化剂、粘结剂和食品级润滑剂采用搅拌碾压方式进行混合，其中，竹炭粉的重量百分含量为30～40％，煅焦粉的重量百分含量10～20％，生焦粉的重量百分含量为10～20％，竹油的重量百分含量为8～15％，固化剂的重量百分含量为2～8％，粘结剂的重量百分含量为20～30％，余量为润滑剂；

2)将步骤1)所得的混合物于真空条件下进行干燥；

3)将所得的干燥混合物用气流磨粗、中、细加工逐段进行磨细处理至颗粒大小为50～100目；

4)往备用的模具中喷涂硬脂酸或硬脂酸锌和食物油混合物；

5)将步骤3)所得混合物放入经步骤4)处理过的模具内一次成型成制品，成型温度至少为80℃，成型保压压力至少为20吨，成型保压时间至少为2min，成型厚度为1.2-1.6cm；

6)将步骤5)所得模压品进行快速炭化处理，炭化温度为1100～1200，保温时间为2-5小时，升温时间为8-9小时。

作为改进，在炭化处理前将所述模压品进行干燥处理，干燥温度至少为80℃，干燥时间至少为30min；所述的炭化处理的炭化室为密封或者真空，在上述炭化条件下可使得成品中添加剂炭化，保证了成品中碳含量占到99.5％以上。

优选的，所述的步骤1)中的粘结剂为木质素酚醛树脂、木质素磺化改性酚醛树脂或改性聚乙烯醇缩醛胶；

优选的，所述的步骤1)中的固化剂为石油酸；

优选的，所述的步骤1)中的润滑剂为食用油；

优选的，所述的步骤5)中的成型厚度为1.5cm，该厚度能保证受热均匀；

本方法中将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉、竹油、固化剂、粘结剂和润滑剂共同采用搅拌碾压方式进行混合，有利于将固化剂、粘结剂和润滑剂均匀分布于各成分的粉粒间，甚至是各个颗粒本身具有的空隙或孔隙中，有利于在成型时粉粒间结合，使成型容易，制品性能好，易脱模。

竹油是一种环保的提取物，其没有毒副作用,可药、食两用，将竹油运用到碳素材料中，不仅使得成品的光洁度好，也使得成品的光洁度一致，而且，因其还具有药用价值，更符合健康要求。

固化剂的存在可以使加强各成分之间的附着力，从而使得粘接强度大，导热性高；

润滑剂的存在可以增加混合物的流动性，有利于成型和脱模；

往模具中喷涂硬脂酸或硬脂酸锌和食物油混合物，有利于于成型过程中的脱模。

通过炭化处理能够使制品耐高温性能、强度、硬度以及成品中碳含量的占比进一步提高，并适于电磁炉等加热设备，从而满足一些产品要求，比如锅、烧烤板、煎锅、干锅等。

采用上述方法后，本发明与现有技术相比，具有以下显著优点及有益效果：采用本发明提供的步骤和配方，经实际生产，能够容易实现一次成型，进而大幅提高生产效率，实现高产能，减少资源浪费和污染，降低成本，而且经上述步骤和配方得到的制品具有硬度高，光洁度好，导热效果佳，到达节能降耗的要求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

1)将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉、竹油、石油酸、木质素磺化改性酚醛树脂和蓖麻油采用搅拌碾压方式进行混合，其中，竹炭粉的重量百分含量为30％，煅焦粉的重量百分含量14％，生焦粉的重量百分含量为14％，竹油的重量百分含量为8％，石油酸的重量百分含量为8％，木质素磺化改性酚醛树脂的重量百分含量为20％，蓖麻油的重量百分含量为8％；

2)将步骤1)所得的混合物进行于真空条件下于于60℃下干燥80min；

3)将所得的干燥混合物用气流磨粗、中、细加工逐段进行磨细处理至颗粒大小为50目；

4)往备用的模具中喷涂硬脂酸或硬脂酸锌和食物油混合物；

5)将步骤3)所得混合物放入经步骤4)处理过的模具内一次成型成制品，成型温度为90℃，成型保压压力为120吨，成型保压时间为5min，成型厚度为1.5cm；

6)对步骤5)说得的模压品进行干燥处理，干燥温度为90℃，干燥时间为30min。

7)将步骤6)所得模压品进行快速炭化处理，炭化温度为1100，保温时间为2小时，升温时间为8-9小时。

实施例2

1)将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉、竹油、石油酸、改性聚乙烯醇缩醛胶和菜籽油采用搅拌碾压方式进行混合，其中，竹炭粉的重量百分含量为40％，煅焦粉的重量百分含量10％，生焦粉的重量百分含量为10％，竹油的重量百分含量为12％，石油酸的重量百分含量为2％，改性聚乙烯醇缩醛胶的重量百分含量为23％，菜籽油的重量百分含量为3％；

2)将步骤1)所得的混合物进行于真空条件下于70℃下干燥60min；

3)将所得的干燥混合物用气流磨粗、中、细加工逐段进行磨细处理至颗粒大小为80目；

4)往备用的模具中喷涂硬脂酸或硬脂酸锌和食物油混合物；

5)将步骤3)所得混合物放入经步骤4)处理过的模具内一次成型成制品，成型温度为100℃，成型保压压力为150吨，成型保压时间为5min，成型厚度为1.3cm；

6)对步骤5)说得的模压品进行干燥处理，干燥温度为90℃，干燥时间为30min。

7)将步骤6)所得模压品进行快速炭化处理，炭化温度为1200，保温时间为5小时，升温时间为8-9小时。

实施例3

1)将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉、竹油、石油酸、木质素酚醛树脂和菜籽油采用搅拌碾压方式进行混合，其中，竹炭粉的重量百分含量为35％，煅焦粉的重量百分含量12％，生焦粉的重量百分含量为14％，竹油的重量百分含量为10％，石油酸的重量百分含量为3％，木质素酚醛树脂的重量百分含量为24％，菜籽油的重量百分含量为2％；

2)将步骤1)所得的混合物进行于真空条件下于70℃下干燥60min；

3)将所得的干燥混合物用气流磨粗、中、细加工逐段进行磨细处理至颗粒大小为60目；

4)往备用的模具中喷涂硬脂酸或硬脂酸锌和食物油混合物；

5)将步骤3)所得混合物放入经步骤4)处理过的模具内一次成型成制品，成型温度为100℃，成型保压压力为200吨，成型保压时间为5min，成型厚度为1.3cm；

6)对步骤5)说得的模压品进行干燥处理，干燥温度为90℃，干燥时间为30min。

7)将步骤6)所得模压品进行快速炭化处理，炭化温度为1200，保温时间为5小时，升温时间为8-9小时。

Claims (3)

1.一种炭素材料成型方法，其特征在于包含以下步骤：

1）将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉、竹油、固化剂、粘结剂和食品级润滑剂采用搅拌碾压方式进行混合，其中，竹炭粉的重量百分含量为30～40%，煅焦粉的重量百分含量10～20％，生焦粉的重量百分含量为10～20%，竹油的重量百分含量为8～15％，固化剂的重量百分含量为2～8％，粘结剂的重量百分含量为20～30％，余量为食品级润滑剂；

2）将步骤1）所得的混合物于真空条件下进行干燥；

3）将所得的干燥混合物用气流磨粗、中、细加工逐段进行磨细处理至颗粒大小为50～100目；

4）往备用的模具中喷涂硬脂酸或硬脂酸锌和食物油混合物；

5）将步骤3）所得混合物放入经步骤4）处理过的模具内一次成型成制品，成型温度至少为80℃，成型保压压力至少为20吨，成型保压时间至少为2min，成型厚度为1.2-1.6cm；

6）将步骤5）所得模压品进行快速炭化处理，炭化温度为1100~1200，保温时间为2-5小时，升温时间为8-9小时；

所述步骤6）中炭化处理的炭化室为密封或者真空；所述的粘结剂为木质素酚醛树脂、木质素磺化改性酚醛树脂或改性聚乙烯醇缩醛胶；所述的固化剂为石油酸；所述的食品级润滑剂为食用油。

2.根据权利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，在进行步骤6）前将所述模压品进行干燥处理，干燥温度至少为80℃，干燥时间至少为30min。

3.根据权利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，步骤5）中所述的成型厚度为1.5cm。