CN108483420A - 一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造方法 - Google Patents

一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造方法 Download PDF

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吴晓枫
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黄楚鑫
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Abstract

一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造方法,下列组分按重量百分比将颗粒大小为200‑400目的炭粉60‑80%、木质素5‑10%、羧甲基纤维素1‑5%、酚醛树脂10‑20%、聚乙烯醇(水溶液)4‑5%投入真空混炼机中,加水量为上述组分总量的15‑30%混合1小时制得可塑性料,通过滚压或液压成型制作成胚料产品并自然干燥至含水量5‑10%后装桶焙烧或真空焙烧,温度110℃,时间3‑5小时,继续升温至110‑180℃,时间2小时,继续升温至180‑900℃,时间3‑5小时,制得成品。实现胚料可塑性、简化生产设备、优化生产流程、提高生产效率并达到高产能、减污染、降成本的目的。

Description

一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造方法
技术领域
[0001]本发明涉及炭素材料成型技术领域,具体来说是一种炭素材料快速成型、快速焙 烧制造方法。
背景技术
[0002]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。
[0003]现有技术中,炭素材料成型方法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。
[0004]为此,本技术领域有实现一次成型的解决方案,如专利局公告号CN104671231B名 为“炭素材料成型方法”,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;由毛坯再加工成型跨越到一次成型,大幅提高生产效率,降低成本。但其在成型过程 中需模具内一次成型成制品且保压压力至少为20吨,成型保压时间至少为2min,成型厚度 为1.2-1.6cm;尚存在生产设备繁重、成型时间长、固化慢且模压制作时可塑性差等不足之 处,不利更好地简化生产流程、更有效地提高生产效率。
[0005]鉴于以上不足之处,本申请人加以研究创新并出更优的解决方案。
发明内容
[0006]本发明是要提供一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造方法,进而实现胚料可塑 性、简化生产设备、优化生产流程、提高生产效率并达到高产能、减污染、降成本的目的。 [0007]实现上述目的,本发明米用如下技术方案,一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造 方法,包含以下步骤: (1)制可塑性料,下列组分按重量百分比将颗粒大小为200-400目的炭粉60—80%、木质 素5-10%、羧甲基纤维素1-5%、酚醛树脂10-20%、聚乙烯醇(水溶液)4-5%投入真空混炼机中, 加水量为上述组分总量的15-30%混合1小时制得可塑性料。 、 ’、’
[0008] (2)成型,将步骤(1)制得的可塑性料通过滚压或液压成型制作成胚料产品。
[0009] (3)干燥,将步骤⑵所得的胚料产品自然干燥至含水量5_10%。 。
[001 0] (4)焙烧,将步骤(3)所得胚料产品装桶焙烧或真空焙烧: 1) 脱水阶段,温度1 l〇°C,时间3-5小时; 2) 致密阶段,温度lio-isor,时间2小时,木质素、酌醛树脂熔化排出空气,产品致密. 3) 炭化阶段,温度ISO-9〇(TC,时间3_5小时,胚料产品脱氢、脱氧完成炭化I制得成 [0011]优选方案是一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造方法,包含以下步骤: (1)制可塑性料,下列组分按重量百分比将颗粒大小为200-400目炭粉70%、木质素7%、 羧甲基纤维素3%、酚醛树脂15%、聚乙烯醇(水溶液)4%投入真空混炼机中,加水量为上述组 分总量的20%混合1小时制得可塑性料。
[0012] (2)成型,将步骤(1)制得的可塑性料通过滚压或液压成型制作成胚料产品。
[0013] (3)干燥,将步骤(2)所得的胚料产品自然干燥至含水量7%。
[0014] (4)焙烧,将步骤(3)所得胚料产品装桶焙烧或真空焙烧: 1) 脱水阶段,温度110 °C,时间4小时; 2) 致密阶段,温度160°C,时间2小时,木质素、酸醛树脂熔化排出空气,产品致密; 3) 炭化阶段,温度80(TC,时间4小时,胚料产品脱氢、脱氧完成炭化,制得成品。
[0015]上述步骤(1)中的炭粉颗粒大小为300目。
[0016]上述步骤(2)为滚压成型制作成圆型器皿的胚料产品。
[0017]采用上述技术方案后与现有技术相比,本发明具有如下优点: 一是炭粉颗粒大小为200-400目,十分细微,在与其它组份混合时能均匀分布且更具流 动可塑性,使得制成的胚料成型可类同于陶瓷生产工艺,使成型制作可实现滚压或液压成 型,简省繁重的保压设备,节省保压时长,大大地缩短成型制作时间,实现快速成型。
[0018]二是组分中木质素、纤维素、聚乙烯醇(水溶液),一方面,聚乙烯醇(水溶液)是胶 水,本质素能增加粘度,保证了混合后胚料的可塑性;另一方面,成型胚料在高温下木质素、 纤维素将被熔化,促使内部空隙总体积减少、颗粒间距缩短、烧结体积收缩、密度增大的致 密效果,使得成品的致密光洁度好、导热性高。
[0019]三是环境友好,成型工艺简单,操作简易,低噪声少污染,产品密度1.55-164/ cm3,收缩率为3-5%。
附图说明
[0020] 图1是本发明工艺流程方框图。
具体实施方式
[0021] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0022] 实施例1 (1)制可塑性料,下列组分按重量百分比将颗粒大小为200目的炭粉㈤%、木质素5%、羧 甲基纤维素1%、酚醛树脂10%、聚乙烯醇(水溶液)4%投入真空混炼机中,加水量为上述组分 总量的15%混合1小时制得可塑性料。
[0023] (2)成型,将步骤(1)制得的可塑性料通过滚压成型制作成圆型器皿胚料产品。 [0024] (3)干燥,将步骤(2)所得的胚料产品自然干燥至含水量5%。
[0025] (4)焙烧,将步骤(3)所得胚料产品装桶焙烧或真空焙烧: 1) 脱水阶段,温度110 °C,时间3小时; 2) 致密阶段,温度150°C,时间2小时,木质素、酚醛树脂熔化排出空气,产品致密; 3) 炭化阶段,温度80(TC,时间5小时,胚料产品脱氢、脱氧完成炭化,制得成品。
[0026] 实施例2 (1)制可塑性料,下列组分按重量百分比将颗粒大小为300目炭粉S0%、木质素7%、羧甲 S纤维系:抓、酚脸日ib%、衆乙烯醇(水溶液)4%投入真空混炼机中,加水量为上述组分总 量的20%混合1小时制得可塑性料。 100271 (2)成型,将步骤(1)制得的可塑性料通过滚压制作成圆型器皿胚料产品。
[0028] (3)干燥,将步骤(2)所得的胚料产品自然干燥至含水量7%。
[0029] (4)焙烧,将步骤(3)所得胚料产品装桶焙烧或真空焙烧: 1) 脱水阶段,温度110 °C,时间4小时; 2) 致密阶段,温度160°C,时间2小时,木质素、酸醛树脂熔化排出空气,产品致密; 3) 炭化阶段,温度80CTC,时间4小时,胚料产品脱氢、脱氧完成炭化,制得成品。
[0030] 实施例3 (1)制可塑性料,下列组分按重量百分比将颗粒大小为400目炭粉8〇%、木质素1〇%、羧甲 基纤维素5%、酚醛树脂20%、聚乙烯醇(水溶液)挪投入真空混炼机中,加水量为上述组分总 量的30%混合1小时制得可塑性料。
[0031] (2)成型,将步骤(1)制得的可塑性料通过滚压制作成圆型器皿胚料产品。
[0032] ⑶干燥,将步骤⑵所得的胚料产品自然干燥至含水量10%。
[0033] (4)焙烧,将步骤(3)所得胚料产品装桶焙烧或真空焙烧: 1) 脱水阶段,温度110°C,时间5小时; 2) 致密阶段,温度160°C,时间2小时,木质素、酸醛树脂熔化排出空气,产品致密; 3) 炭化阶段,温度900°C,时间5小时,胚料产品脱氢、脱氧完成炭化,制得成品。
[0034] 实施例4 (1)制可塑性料,下列组分按重量百分比将颗粒大小为400目的炭粉60%、木质素7%、羧 甲基纤维素2%、酚醛树脂I3%、聚乙烯醇(水溶液)4%投入真空混炼机中,加水量为上述组分 总量的30%混合1小时制得可塑性料。
[0035] (2)成型,将步骤(1)制得的可塑性料通过或液压成型制作成胚料产品。
[0036] (3)干燥,将步骤(2)所得的胚料产品自然干燥至含水量5%。
[0037] (4)焙烧,将步骤(3)所得胚料产品装桶焙烧或真空焙烧: 1) 脱水阶段,温度110 °C,时间5小时; 2) 致密阶段,温度130°C,时间2小时,木质素、酚醛树脂熔化排出空气,产品致密; 3) 炭化阶段,温度850°C,时间5小时,胚料产品脱氢、脱氧完成炭化,制得成品。

Claims (4)

1.一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造方法,其特征在于包含以下步骤: (1) 制可塑性料,下列组分按重量百分比将颗粒大小为200-400目炭粉60-80%、木质素 5-10%、羧甲基纤维素1 -5%、酚醛树脂10-20%、聚乙烯醇(水溶液)4-5%投入真空混炼机中,力口 水量为上述组分总量的15_30%混合1小时制得可塑性料; (2) 成型,将步骤(1)制得的可塑性料通过滚压或液压成型制作成胚料产品; (3) 干fe,将步骤(2)所得的胚料产品自然干燥至含水量5-1〇%; (4) 焙烧,将步骤(3)所得胚料产品装桶焙烧或真空焙烧: 1) 脱水阶段,温度110 °C,时间3-5小时; 2) 至笛'阶段,温度11 〇-180 °C,时间2小时,木质素、酸酸树脂溶化排出空气,产品至密; 3) 炭化阶段,温度18〇-900 °C,时间3_5小时,胚料产品脱氢、脱氧完成炭化,制得成品。
2.根据权利要求1所述的一种炭素材料快速成型、快速焙烧制造方法,其特征在于包含 以下步骤: (1) 制可塑性料,下列组分按重量百分比将颗粒大小为200-400目炭粉70%、木质素7%、 羧甲基纤维素3%、酚醛树脂I5%、聚乙烯醇(水溶液)4%投入真空混炼机中,加水量为上述组 分总量的20%混合1小时制得可塑性料; (2) 成型,将步骤(1)制得的可塑性料通过滚压或液压成型制作成胚料产品; (3) 干燥,将步骤(2)所得的胚料产品自然干燥至含水量7%; (4) 焙烧,将步骤(3)所得胚料产品装桶焙烧或真空焙烧: 1) 脱水阶段,温度110°C,时间4小时; ’ 2) 至密阶段,温度160。(:,时间2小时,木质素、酚醛树脂熔化排出空气,产品至密. f 小时,胚料产品脱氢、脱氧完成炭化,制得成品。’ 所述;it炭簡細型、麵醜施,臟在于 麵纖瞻法,臟在于
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