CN108129159B - 一种碳纤维保温筒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种碳纤维保温筒的制备方法，将短碳纤维、分散剂和水混合，得到浆料；采用成型机将所述浆料制备成定型坯体，然后将所述定型坯体依次进行成型固化处理、炭化处理和纯化处理，得到碳纤维保温筒。采用本发明提供的方法制备碳纤维保温筒，工序简单、生产成本低；所述碳纤维保温筒的密度由外到内呈梯度递减，外壁的密度最高，内壁的密度最低，具有优异的机械性能和保温性能。

Description

一种碳纤维保温筒及其制备方法
技术领域
本发明涉及碳纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纤维保温筒及其制备方法。
背景技术
太阳能、半导体、材料热处理等技术高速发展，这些技术所用主要生产设备的性能需要与之相匹配，因此，对所述生产设备性能方面的要求有所提高，尤其对碳纤维保温材料提出更高要求，如需要导热系数低、抗氧化性能好、强度高、生产成本低等，这促进了碳纤维保温材料的快速发展。
申请号为201710102921.2的中国专利公开了一种高性能复合碳纤维保温筒的制备方法，具体是将短切纤维和磨碎碳纤维组成混合碳纤维，与有机粘结剂、溶剂混合后，去除其中的溶剂，将表面包覆有机粘结剂的复合碳纤维再与水、分散剂混合形成碳纤维混合浆料，经真空抽吸成型制成复合碳纤维保温筒预制品；采用热蒸汽或热空气加热的方式使其脱水，后经炭化或石墨化处理得到复合碳纤维保温筒成品。该方法制备得到的复合碳纤维保温筒导热系数低且不易分层开裂，但是该方法首先需制备复合碳纤维，再采用真空抽滤的方法制备整体保温筒预制品，然后预制品连同保温筒的成型模具一起经过2～5h脱水才脱模等，生产周期长且工序繁琐，最重要的是批量生产困难，生产成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维保温筒及其制备方法，采用本发明提供的方法制备碳纤维保温筒，工序简单、生产成本低，产品性能好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种碳纤维保温筒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将短碳纤维、分散剂和水混合，得到浆料；
(2)采用成型机将所述步骤(1)中的浆料制备成定型坯体；
所述成型机包括罐体、设置在所述罐体的腔体中的带型腔内模、带型腔外模、底板、与所述带型腔内模的型腔连通的抽吸管和连通所述抽吸管的真空泵，所述带型腔外模套设带型腔内模，所述带型腔外模的高度高于所述带型腔内模的高度，所述带型腔外模的内壁与所述带型腔内模形成的腔体的底部设置有底板，所述底板与所述带型腔外模可拆卸连接；
采用成型机将浆料制备成定型坯体包括以下步骤：
将浆料输入到罐体的腔体内，当所述浆料的液面上升至完全浸没所述带型腔内模和带型腔外模后，在真空泵作用下通过抽吸管进行真空抽滤成型，所述浆料在带型腔内模、带型腔外模和底板之间形成坯体；
将粘结剂输入到带型腔外模的型腔中，在真空泵的抽吸作用下，所述粘结剂从带型腔外模的型腔中被抽入到所述坯体中，将坯体浸润后，所述粘结剂被抽入到抽吸管中，脱除所述带型腔内模和带型腔外模，得到定型坯体；
(3)将所述步骤(2)中的定型坯体依次进行成型固化处理、炭化处理和纯化处理，得到碳纤维保温筒。
优选的，所述步骤(1)中短碳纤维的长度为0.5～20mm。
优选的，所述步骤(1)中短碳纤维、分散剂和水的质量比为(0.2～2)：(0.05～1)：100。
优选的，所述步骤(2)中带型腔内模与带型腔外模的高度比为1：(1.1～2)。
优选的，所述步骤(2)中带型腔外模的内壁和带型腔内模独立地设置有网格孔。
优选的，所述步骤(2)中真空泵的抽速≤浆料进入罐体的抽速。
优选的，所述步骤(2)中脱除所述带型腔内模和带型腔外模的方法包括以下步骤：
所述带型腔内模可拆卸固定在罐体的底部，提升底板和带型腔外模至完全高于罐体的高度，将坯体与所述带型腔内模脱除；
提升底板至完全高于带型腔外模的高度，将置于底板上的坯体与所述带型腔外模脱除。
优选的，所述步骤(3)中成型固化处理的温度为200～350℃，成型固化处理的时间为2～5h；
所述炭化处理的温度为800～1100℃，炭化处理的时间为2～8h；
所述纯化处理的温度为1800～2400℃，纯化处理的时间为2～10h。
优选的，所述步骤(3)中纯化处理后还包括表面处理，所述表面处理包括以下步骤：
在所述纯化处理得到的纯化坯体的表面涂覆抗氧化剂，或者在所述纯化坯体的表面贴合保护膜，得到表面处理坯体；
将所述表面处理坯体依次进行固化处理和热处理。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的碳纤维保温筒，其特征在于，所述碳纤维保温筒的密度由外到内呈梯度递减，所述碳纤维保温筒的外壁的密度最高，内壁的密度最低。
本发明提供了一种碳纤维保温筒的制备方法，将短碳纤维、分散剂和水混合，得到浆料；采用成型机将所述浆料制备成定型坯体，然后将所述定型坯体依次进行成型固化处理、炭化处理和纯化处理，得到碳纤维保温筒。采用本发明提供的方法制备碳纤维保温筒，工序简单、生产成本低。具体来说，本发明制备所述碳纤维保温筒的过程中，过多的粘结剂能够被回收，实现循环使用；使用内外模成型，加工余料小于10％，因此生产成本大幅度降低；制备定型坯体的过程中不需要制备复合碳纤维，并且坯体浸润粘结剂后就直接脱离模具，不需要带模具进行后续成型固化处理，有利于实现批量生产，制备定型坯体的整个过程只需要约1.5h就能完成。如果带模具进行后续成型固化处理，批量生产就会受模具数量的限制，有几套模具，才能做几个碳纤维保温筒；此外模具受热会变形，受热也会加速模具的腐蚀。
本发明制备定型坯体的过程中，粘结剂的流向是先接触碳纤维保温筒的外壁，然后穿过碳纤维保温筒的厚度，达到其内壁之后被真空泵抽走过多的粘结剂，粘结剂的浓度随着穿过碳纤维保温筒的厚度方向会逐步降低，因此碳纤维保温筒的外壁的密度最高，内壁的密度最低，恰好与碳纤维保温筒的使用要求符合，具有优异的机械性能和保温性能。采用本发明提供的方法制备得到的碳纤维保温筒的平均密度为0.16～0.20g/cm3，导热系数(常温下)为0.06～0.08W/m·k，抗压强度为1.2～2.0Mpa。
附图说明
图1为本发明采用成型机制备定型坯体的示意图，其中，1-1为罐体、1-2为带型腔内模、1-3为带型腔外模、1-4为底板、1-5为抽吸管、1-6为真空泵、1-7为水气分离罐、1-8为浆料、1-9为定型坯体。
具体实施方式
本发明提供了一种碳纤维保温筒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将短碳纤维、分散剂和水混合，得到浆料；
(2)采用成型机将所述步骤(1)中的浆料制备成定型坯体；
所述成型机包括罐体、设置在所述罐体的腔体中的带型腔内模、带型腔外模、底板、与所述带型腔内模的型腔连通的抽吸管和连通所述抽吸管的真空泵，所述带型腔外模套设带型腔内模，所述带型腔外模的高度高于所述带型腔内模的高度，所述带型腔外模的内壁与所述带型腔内模形成的腔体的底部设置有底板，所述底板与所述带型腔外模可拆卸连接；
采用成型机将浆料制备成定型坯体包括以下步骤：
将浆料输入到罐体的腔体内，当所述浆料的液面上升至完全浸没所述带型腔内模和带型腔外模后，在真空泵作用下通过抽吸管进行真空抽滤成型，所述浆料在带型腔内模、带型腔外模和底板之间形成坯体；
将粘结剂输入到带型腔外模的型腔中，在真空泵的抽吸作用下，所述粘结剂从带型腔外模的型腔中被抽入到所述坯体中，将坯体浸润后，所述粘结剂被抽入到抽吸管中，脱除所述带型腔内模和带型腔外模，得到定型坯体；
(3)将所述步骤(2)中的定型坯体依次进行成型固化处理、炭化处理和纯化处理，得到碳纤维保温筒。
本发明将短碳纤维、分散剂和水混合，得到浆料。在本发明中，所述短碳纤维的长度优选为0.5～20mm，更优选为2～15mm，最优选为6～10mm。本发明优选将碳纤维丝按照0.5～20mm范围切断，形成所需的短碳纤维。在本发明中，所述的碳纤维丝优选包括沥青基碳纤维丝、聚丙烯腈基碳纤维丝、黏胶基碳纤维丝和酚醛基碳纤维丝中的一种或两种。本发明对于所述碳纤维丝的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述分散剂优选包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、乙基纤维素、乙基纤维素醚、羟丙基乙基纤维素、聚丙烯醇、淀粉和改性淀粉中的一种几种。本发明对于所述分散剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中，所述短碳纤维、分散剂和水的质量比优选为(0.2～2)：(0.05～1)：100，更优选为(0.5～1.5)：(0.1～0.8)：100，最优选为(0.8～1.2)：(0.3～0.5)：100。
得到浆料后，本发明采用成型机将所述浆料制备成定型坯体；
所述成型机包括罐体、设置在所述罐体的腔体中的带型腔内模、带型腔外模、底板、与所述带型腔内模的型腔连通的抽吸管和连通所述抽吸管的真空泵，所述带型腔外模套设带型腔内模，所述带型腔外模的高度高于所述带型腔内模的高度，所述带型腔外模的内壁与所述带型腔内模形成的腔体的底部设置有底板，所述底板与所述带型腔外模可拆卸连接；
采用成型机将浆料制备成定型坯体包括以下步骤：
将浆料输入到罐体的腔体内，当所述浆料的液面上升至完全浸没所述带型腔内模和带型腔外模后，在真空泵作用下通过抽吸管进行真空抽滤成型，所述浆料在带型腔内模、带型腔外模和底板之间形成坯体；
将粘结剂输入到带型腔外模的型腔中，在真空泵的抽吸作用下，所述粘结剂从带型腔外模的型腔中被抽入到所述坯体中，将坯体浸润后，所述粘结剂被抽入到抽吸管中，脱除所述带型腔内模和带型腔外模，得到定型坯体。
在本发明中，所述成型机如图1所示，包括罐体1-1、设置在所述罐体的腔体中的带型腔内模1-2、带型腔外模1-3、底板1-4、与所述带型腔内模的型腔连通的抽吸管1-5和连通所述抽吸管的真空泵1-6，所述带型腔外模套设带型腔内模，所述带型腔外模的高度高于所述带型腔内模的高度，所述带型腔外模的内壁与所述带型腔内模形成的腔体的底部设置有底板，所述底板与所述带型腔外模可拆卸连接。在本发明中，所述带型腔内模与带型腔外模的高度比优选为1：(1.1～2)，更优选为1：(1.3～1.7)。在本发明中，所述成型机优选包括两个抽吸管，分别用于回收浆料和粘结剂。
在本发明中，所述带型腔外模的内壁和带型腔内模优选独立地设置有网格孔。在本发明中，所述带型腔内模上的网格孔优选为不均匀分布；从上到下，所述带型腔内模上的网格孔数量优选递增5～50％，更优选为15～30％。在本发明中，设计所述带型腔内模上的网格孔不均匀分布，能够使浆料在进行真空抽滤成型时，抽滤的更干。本发明对于所述带型腔内模上的网格孔的形状没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的形状即可。在本发明中，所述带型腔内模上的网格孔的形状优选包括圆弧组成的规则的或不规则的形状中的一种或几种，具体如圆形或椭圆。在本发明中，所述带型腔内模优选由不锈钢筛板卷制而成。本发明对于所述带型腔外模的内壁上的网格孔的形状没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的形状即可。在本发明中，所述带型腔外模的内壁上的网格孔的形状优选包括规则的或不规则的形状中的一种或几种，具体如三角形、菱形或圆形。
在本发明中，所述成型机优选还包括水气分离罐1-7，所述水气分离罐设置在所述抽吸管和真空泵之间，如图1所示。在本发明中，所述水气分离罐能够实现气体和液体的分离。
本发明采用成型机将浆料制备成定型坯体包括以下步骤：
将浆料输入到罐体的腔体内，当所述浆料的液面上升至完全浸没所述带型腔内模和带型腔外模后，在真空泵作用下通过抽吸管进行真空抽滤成型，所述浆料在带型腔内模、带型腔外模和底板之间形成坯体；
将粘结剂输入到带型腔外模的型腔中，在真空泵的抽吸作用下，所述粘结剂从带型腔外模的型腔中被抽入到所述坯体中，将坯体浸润后，所述粘结剂被抽入到抽吸管中，脱除所述带型腔内模和带型腔外模，得到定型坯体。
在本发明中，所述真空泵的抽速优选≤浆料进入罐体的抽速，这样有利于保证浆料能够完全填充好带型腔内模、带型腔外模和底板之间形成的真空成型室。在本发明中，所述真空抽滤成型的时间优选为20～40min，更优选为25～35min。在本发明的实施例中，具体是控制真空泵的抽速与浆料进入罐体的抽速接近，待进行抽滤4～6min后，先停止输入浆料，真空泵继续工作至真空度降低至不变后，再关闭真空泵。
在本发明中，定型坯体的时间优选为10～20min。在本发明的实施例中，具体是将所述粘结剂输入到带型腔外模的型腔中，当所述粘结剂填满所述型腔外模的型腔后，启动真空泵，控制真空泵的抽速与粘结剂进入型腔外模的型腔的抽速接近，进行坯体浸润，4～6min后停止输入粘结剂，真空泵继续进行6～14min工作后停止。本发明采用成型机将浆料制备成定型坯体，所述粘结剂从带型腔外模的型腔中被抽入到所述坯体中，将坯体浸润后，所述粘结剂被抽入到抽吸管中；在此过程中，粘结剂的流向是先接触所述坯体的外壁，然后穿过坯体的厚度，达到其内壁之后通过抽吸管被真空泵抽走过多的粘结剂循环使用，粘结剂的浓度随着穿过坯体的厚度方向会逐步降低，因此坯体的外壁的密度最高，内壁的密度最低，这样坯体的密度由外到内呈梯度递减，形成了密度梯度材料。
在本发明中，所述脱除所述带型腔内模和带型腔外模的方法优选包括以下步骤：
所述带型腔内模可拆卸固定在罐体的底部，提升底板和带型腔外模至完全高于罐体的高度，将坯体与所述带型腔内模脱除；
提升底板至完全高于带型腔外模的高度，将置于底板上的坯体与所述带型腔外模脱除。
本发明优选将所述带型腔内模可拆卸固定在罐体的底部，提升底板和带型腔外模至完全高于罐体的高度，将坯体与所述带型腔内模脱除。本发明对于所述提升底板和带型腔外模的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可。
将坯体与所述带型腔内模脱除后，本发明优选提升底板至完全高于带型腔外模的高度，将置于底板上的坯体与所述带型腔外模脱除。本发明对于提升底板的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的技术方案即可。
得到定型坯体后，本发明将所述定型坯体依次进行成型固化处理、炭化处理和纯化处理，得到碳纤维保温筒。在本发明中，所述成型固化处理的温度优选为200～350℃；所述成型固化处理的时间优选为2～5h，更优选为3～4h。在本发明中，所述炭化处理的温度优选为800～1100℃，更优选为900～1000℃；所述炭化处理的时间优选为2～8h，更优选为4～6h。在本发明中，所述纯化处理的温度优选为1800～2400℃，更优选为2000～2200℃；所述纯化处理的时间优选为2～10h，更优选为4～7h。
在本发明中，为了增强产品的抗氧化性能，提高产品的使用寿命，所述纯化处理后优选还包括表面处理，所述表面处理优选包括以下步骤：
在所述纯化处理后得到的纯化坯体的表面涂覆抗氧化剂，或者在所述纯化坯体的表面贴合保护膜，得到表面处理坯体；
将所述表面处理坯体依次进行固化处理和热处理，得到碳纤维保温筒。
本发明优选在所述纯化处理后得到的纯化坯体的表面涂覆抗氧化剂，或者在所述纯化坯体的表面贴合保护膜，得到表面处理坯体。在本发明中，所述纯化坯体的表面包括所述纯化坯体的内表面、外表面和端面。本发明在完成所述纯化处理后，优选按照图纸要求对所述纯化坯体进行机械加工，然后除尘，对除尘后的纯化坯体的表面涂覆抗氧化剂，或者在所述纯化坯体的表面贴合保护膜，得到表面处理坯体。本发明对于所述抗氧化剂的种类没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的抗氧化剂即可；在本发明中，所述抗氧化剂优选为树脂类化合物，更优选包括酚醛树脂或环氧树脂。本发明对于所述抗氧化剂的涂覆方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的涂覆的技术方案即可，具体如喷涂。本发明对于所述保护膜没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的保护膜即可，具体如炭布或石墨纸。本发明对于所述贴合的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的贴合的技术方案即可；本发明优选在所述纯化坯体的表面涂覆粘结剂，再贴合保护膜。
得到表面处理坯体后，本发明优选将所述表面处理坯体依次进行固化处理和热处理，得到碳纤维保温筒。在本发明中，所述固化处理的温度优选为200～350℃，更优选为250～300℃；所述固化处理的时间优选为0.5～2h，更优选为1～1.5h。在本发明中，所述热处理的温度优选为1400～1800℃，更优选为1500～1700℃；所述热处理的时间优选为2～5h，更优选为3～4h。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的碳纤维保温筒，所述碳纤维保温筒的密度由外到内呈梯度递减，所述碳纤维保温筒的外壁的密度最高，内壁的密度最低，恰好与碳纤维保温筒的使用要求符合，因此保证碳纤维保温筒具有优异的机械性能和保温性能。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)将聚丙烯腈碳纤维丝按照3mm设定值进行切断，得到短碳纤维，将短碳纤维、甲基纤维素和水按照0.2：0.05：100的重量比例混合均匀，得到浆料；
(2)将所述浆料输入到成型机罐体的腔体内，当所述浆料的液面上升至完全浸没所述带型腔内模和带型腔外模后，启动真空泵，控制真空泵的抽速与浆料进入罐体的抽速接近，抽滤5min后，停止输入浆料，真空泵继续进行20min工作后停止，所述浆料在带型腔内模、带型腔外模和底板之间形成坯体；
将质量浓度为50％的酚醛树脂粘结剂输入到带型腔外模的型腔中，当所述酚醛树脂粘结剂填满所述型腔外模的型腔后，启动真空泵，控制真空泵的抽速与酚醛树脂粘结剂进入型腔外模的型腔的抽速接近，进行坯体浸润，5min后停止输入酚醛树脂粘结剂，真空泵继续进行10min工作后停止；
所述带型腔内模可拆卸固定在罐体的底部，提升底板和带型腔外模至完全高于罐体的高度，将坯体与所述带型腔内模脱除；提升底板至完全高于带型腔外模的高度，将置于底板上的坯体与所述带型腔外模脱除，得到定型坯体；
(3)将所述定型坯体在280℃下进行成型固化处理3h，在1000℃下进行炭化处理6h，在2000℃下进行纯化处理5h，得到纯化坯体；
(4)将所述纯化坯体按照图纸要求进行机械加工，然后除尘，对除尘后的纯化坯体的内外表面和端面进行两遍的喷涂抗氧化剂处理，然后在280℃下进行固化0.5h，在1600℃下进行热处理4h，得到碳纤维保温筒。
本实施例制备的纯化坯体的平均密度为0.13g/cm3，导热系数为0.06W/m·k(常温下)，碳含量为99.98％。
本实施例制备的碳纤维保温筒的平均密度为0.16g/cm3，导热系数为0.07W/m·k(常温下)，碳含量为99.98％，抗压强度为1.5Mpa；在单晶硅生长炉上使用一年半后才出现局部位置涂层剥落现象，但所述碳纤维保温筒未出现粉化现象(即未被氧化)。
实施例2
(1)将沥青基碳纤维丝按照20mm设定值进行切断，得到短碳纤维，将短碳纤维、甲基纤维素和水按照1：0.08：100的重量比例混合均匀，得到浆料；
(2)将所述浆料输入到成型机罐体的腔体内，当所述浆料的液面上升至完全浸没所述带型腔内模和带型腔外模后，启动真空泵，控制真空泵的抽速与浆料进入罐体的抽速接近，抽滤5min后，停止输入浆料，真空泵继续进行20min工作后停止，所述浆料在带型腔内模、带型腔外模和底板之间形成坯体；
将质量浓度为50％的酚醛树脂粘结剂输入到带型腔外模的型腔中，当所述酚醛树脂粘结剂填满所述型腔外模的型腔后，启动真空泵，控制真空泵的抽速与酚醛树脂粘结剂进入型腔外模的型腔的抽速接近，进行坯体浸润，5min后停止输入酚醛树脂粘结剂，真空泵继续进行10min工作后停止；
所述带型腔内模可拆卸固定在罐体的底部，提升底板和带型腔外模至完全高于罐体的高度，将坯体与所述带型腔内模脱除；提升底板至完全高于带型腔外模的高度，将置于底板上的坯体与所述带型腔外模脱除，得到定型坯体；
(3)将所述定型坯体在200℃下进行成型固化处理5h，在1100℃下进行炭化处理4h，在2200℃下进行纯化处理3h，得到纯化坯体；
(4)将所述纯化坯体按照图纸要求进行机械加工，然后除尘，对除尘后的纯化坯体的内外表面和端面刷涂酚醛树脂，贴合6K碳布作为保护层，然后在200℃下进行固化2h，在1600℃下进行热处理2h，得到碳纤维保温筒。
本实施例制备的纯化坯体的平均密度为0.16g/cm3，导热系数为0.08W/m·k(常温下)，碳含量为99.95％。
本实施例制备的碳纤维保温筒的平均密度为0.20g/cm3，导热系数为0.08W/m·k(常温下)，碳含量为99.95％，抗压强度为2.0Mpa；在单晶硅生长炉上使用一年半后才出现局部位置涂层剥落现象，但所述碳纤维保温筒未出现粉化现象(即未被氧化)。
由以上实施例可知，本发明提供了一种碳纤维保温筒的制备方法，将短碳纤维、分散剂和水混合，得到浆料；采用成型机将所述浆料制备成定型坯体，然后将所述定型坯体依次进行成型固化处理、炭化处理和纯化处理，得到碳纤维保温筒。采用本发明提供的方法制备碳纤维保温筒，工序简单、生产成本低；所述碳纤维保温筒的密度由外到内呈梯度递减，外壁的密度最高，内壁的密度最低，具有优异的机械性能和保温性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种碳纤维保温筒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将短碳纤维、分散剂和水混合，得到浆料；
(2)采用成型机将所述步骤(1)中的浆料制备成定型坯体；
所述成型机包括罐体、设置在所述罐体的腔体中的带型腔内模、带型腔外模、底板、与所述带型腔内模的型腔连通的抽吸管和连通所述抽吸管的真空泵，所述带型腔外模套设带型腔内模，所述带型腔外模的高度高于所述带型腔内模的高度，所述带型腔外模的内壁与所述带型腔内模形成的腔体的底部设置有底板，所述底板与所述带型腔外模可拆卸连接；
采用成型机将浆料制备成定型坯体包括以下步骤：
将浆料输入到罐体的腔体内，当所述浆料的液面上升至完全浸没所述带型腔内模和带型腔外模后，在真空泵作用下通过抽吸管进行真空抽滤成型，所述浆料在带型腔内模、带型腔外模和底板之间形成坯体；
将粘结剂输入到带型腔外模的型腔中，在真空泵的抽吸作用下，所述粘结剂从带型腔外模的型腔中被抽入到所述坯体中，将坯体浸润后，所述粘结剂被抽入到抽吸管中，脱除所述带型腔内模和带型腔外模，得到定型坯体；
(3)将所述步骤(2)中的定型坯体依次进行成型固化处理、炭化处理和纯化处理，得到碳纤维保温筒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中短碳纤维的长度为0.5～20mm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中短碳纤维、分散剂和水的质量比为(0.2～2)：(0.05～1)：100。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中带型腔内模与带型腔外模的高度比为1：(1.1～2)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中带型腔外模的内壁和带型腔内模独立地设置有网格孔。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中真空泵的抽速≤浆料进入罐体的抽速。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中脱除所述带型腔内模和带型腔外模的方法包括以下步骤：
所述带型腔内模可拆卸固定在罐体的底部，提升底板和带型腔外模至完全高于罐体的高度，将坯体与所述带型腔内模脱除；
提升底板至完全高于带型腔外模的高度，将置于底板上的坯体与所述带型腔外模脱除。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中成型固化处理的温度为200～350℃，成型固化处理的时间为2～5h；
所述炭化处理的温度为800～1100℃，炭化处理的时间为2～8h；
所述纯化处理的温度为1800～2400℃，纯化处理的时间为2～10h。
9.根据权利要求1或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中纯化处理后还包括表面处理，所述表面处理包括以下步骤：
在所述纯化处理得到的纯化坯体的表面涂覆抗氧化剂，或者在所述纯化坯体的表面贴合保护膜，得到表面处理坯体；
将所述表面处理坯体依次进行固化处理和热处理。
10.权利要求1～9任一项所述制备方法制备得到的碳纤维保温筒，其特征在于，所述碳纤维保温筒的密度由外到内呈梯度递减，所述碳纤维保温筒的外壁的密度最高，内壁的密度最低。
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