CN105712728A - 一种使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法，该方法包括以下步骤：(1)选取碳纤维软毡以及柔性石墨纸并对其进行高温处理；(2)在软毡两面，柔性石墨纸单面分别喷涂树脂；(3)将喷涂完树脂的软毡以及柔性石墨纸在石墨芯模上进行卷绕成型；(4)将缠绕成型后的在制品放入烘箱中进行固化处理，固化过程中需将产品用真空口袋密封抽真空固化定型；(5)固化完成后对在制品经行碳化、高温处理。本发明操作简单，成本低，周期短，整体性好。
Description
技术领域
本发明涉及保温筒的制备方法，尤其涉及一种使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法。
背景技术
碳碳复合材料保温筒广泛应用于高温烧结炉等高温工业设备中，其性能及寿命对高温工业设备运行的能耗，成本控制，产品质量等具有关键作用。保温筒产品广泛应用与高温烧结炉中，其中高温烧结炉对保温筒产品的密度均匀性，及导热性能都有很高的要求。然而，常规的碳碳复合材料保温筒的制备方法存在成本高、时间长等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本快速制备碳碳复合材料保温筒的方法，采用低粘度树脂喷涂法，能比较好的控制产品的密度均匀性，并且能够在保证产品整体良好性能的条件下在较短的时间内制备出所需产品。
本发明是这样实现的，一种使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法，该方法包括以下步骤：
(1)选取厚度均匀的碳纤维软毡以及柔性石墨纸并对其进行高温处理；
(2)分别在选取好的软毡两面以及石墨纸单面喷涂树脂；
(3)将喷涂完树脂的软毡和柔性石墨纸在石墨芯模上使用特定卷绕设备进行卷绕成型为初级保温筒；
(4)用真空口袋将所述初级保温筒密封后放入烘箱中进行固化处理获得固化后的保温筒，固化过程中一直保持抽真空；
(5)对所述固化后的保温筒进行碳化、高温处理。
所述的碳纤维软毡，厚度为5～12mm，体积密度为0.13～0.15g/cm3。
所述的柔性石墨纸厚度为1mm。
碳纤维软毡与柔性石墨纸进行的高温处理温度为1500～2000℃。
缠绕所使用石墨芯模为圆筒状，软毡缠绕层数为5～10层，柔性石墨纸只缠绕在最里层和最外层，多层软毡位于柔性石墨纸之间。
所述喷涂使用的树脂为酚醛树脂，固含量为42～48％，树脂粘度为10±3mpa.s。
所述固化处理的固化处理温度为160～180℃，固化时间为4～6h；所述碳化处理的碳化温度为750～900℃，碳化时间为2～4h；所述高温处理的高温处理温度为1500～2000℃，处理时间2～6h，升温速率≤150℃/h。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用一种新型低粘度树脂，相对于现在普遍使用的树脂酒精混合液更加稳定，而且节省了成本，消除了固化过程中因存在酒精而容易出现危险事故的可能。
(2)本发明在固化过程中采用真空口袋抽真空固化成型消除了在制品容易开裂的现象。
(3)本发明根据所需产品密度计算所需树脂用量，产品经过固化、碳化、高温处理以后不需要再进行任何致密化处理，缩短了生产周期。
(4)本发明制备的保温筒整体性能好，使用寿命长。
附图说明
图1为碳毡卷绕流程图；
图2为带工装固化处理图。
其中，1-第一分散、张力辊；2-第二分散、张力辊；3-石墨芯模；4-压力辊；5-碳毡喷涂树脂区；6-真空口袋；7-卷绕产品；8-烘箱；9-真空泵。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的C/C复合材料保温筒制备方法做进一步具体描述。
实例1
(1)选取5mm厚的碳纤维软毡以及1mm厚的柔性石墨纸进行1500℃高温处理，碳纤维软毡体积密度为0.14g/cm3。
(2)分别在软毡两面以及石墨纸单面喷涂固含量为45％，粘度为10mpa.s的酚醛树脂，表面喷涂均匀，树脂喷涂量为8kg。
(3)如图1所示，将喷涂完树脂的软毡与柔性石墨纸分别在石墨芯模上进行卷绕成型，其中柔性石墨纸只在产品最里层与最外层卷绕一层，软毡卷绕10层。
(4)如图2所示，将卷绕完的保温筒放入烘箱中进行固化处理，固化过程中使用真空口袋密封在制品保持抽真空状态，固化温度为160℃，固化时间为4h。
(5)将固化完成的保温筒进行碳化、高温处理；碳化处理温度750℃，碳化时间为2h，升温速率30℃/h；高温处理温度1500℃，处理时间2h，升温速率100℃/h。
(6)经过机加工成型；得到密度为0.20g/cm3的C/C保温筒。
实例2
(1)选取10mm厚的碳纤维软毡以及1mm厚的柔性石墨纸进行1500℃高温处理，碳纤维软毡体积密度为0.14g/cm3。
(2)分别在软毡两面以及石墨纸单面喷涂固含量为45％，粘度为10mpa.s的酚醛树脂，表面喷涂均匀，树脂喷涂量为15kg。
(3)如图1所示，将喷涂完树脂的软毡与柔性石墨纸分别在石墨芯模上进行卷绕成型，其中柔性石墨纸只在产品最里层与最外层卷绕一层，软毡卷绕5层。
(4)如图2所示，将卷绕完的保温筒放入烘箱中进行固化处理，固化过程中使用真空口袋密封在制品保持抽真空状态，固化温度为180℃，固化时间为2h。
(5)将固化完成的保温筒进行碳化、高温处理；碳化处理温度850℃，碳化时间为4h，升温速率30℃/h；高温处理温度1800℃，处理时间2h，升温速率100℃/h。
(6)经过机加工成型；得到密度为0.25g/cm3的C/C保温筒。
实例3
(1)选取12mm厚的碳纤维软毡以及1mm厚的柔性石墨纸进行2000℃高温处理，碳纤维软毡体积密度为0.15g/cm3。
(2)分别在软毡两面以及石墨纸单面喷涂固含量为45％，粘度为10mpa.s的酚醛树脂，表面喷涂均匀，树脂喷涂量为30kg。
(3)如图1所示，将喷涂完树脂的软毡与柔性石墨纸分别在石墨芯模上进行卷绕成型，其中柔性石墨纸只在产品最里层与最外层卷绕一层，软毡卷绕5层。
(4)如图2所示，将卷绕完的保温筒放入烘箱中进行固化处理，固化过程中使用真空口袋密封在制品保持抽真空状态，固化温度为180℃，固化时间为2h。
(5)将固化完成的保温筒进行碳化、高温处理；碳化处理温度850℃，碳化时间为4h，升温速率30℃/h；高温处理温度2000℃，处理时间4h，升温速率150℃/h。
(6)经过机加工成型；得到密度为0.35g/cm3的C/C保温筒。
Claims (7)
1.一种使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)选取厚度均匀的碳纤维软毡以及柔性石墨纸并对其进行高温处理；
(2)分别在选取好的软毡两面以及石墨纸单面喷涂树脂；
(3)将喷涂完树脂的软毡和柔性石墨纸在石墨芯模上使用特定卷绕设备进行卷绕成型为初级保温筒；
(4)用真空口袋将所述初级保温筒密封后放入烘箱中进行固化处理获得固化后的保温筒，固化过程中一直保持抽真空；
(5)对所述固化后的保温筒进行碳化、高温处理。
2.根据权利1所述的使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法，其特征在于：所述的碳纤维软毡，厚度为5～12mm，体积密度为0.13～0.15g/cm3。
3.根据权利1所述的方法，其特征在于：所述的柔性石墨纸厚度为1mm。
4.根据权利1所述的使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法，其特征在于：碳纤维软毡与柔性石墨纸进行的高温处理温度为1500～2000℃。
5.根据权利1所述的方法，其特征在于：缠绕所使用石墨芯模为圆筒状，软毡缠绕层数为5～10层，柔性石墨纸只缠绕在最里层和最外层，多层软毡位于柔性石墨纸之间。
6.根据权利1所述的使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法，其特征在于：所述喷涂使用的树脂为酚醛树脂，固含量为42～48％，树脂粘度为10±3mpa.s。
7.根据权利1所述的使用软毡制备碳碳复合材料保温筒的方法，其特征在于：所述固化处理的固化处理温度为160～180℃，固化时间为4～6h；所述碳化处理的碳化温度为750～900℃，碳化时间为2～4h；所述高温处理的高温处理温度为1500～2000℃，处理时间2～6h，升温速率≤150℃/h。
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