一种环保固化碳毡及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种环保固化碳毡及其制备方法，所述固化碳毡以天然竹纤维为原材料制备而成；所述固化碳毡的制备方法包括：裁切及脱胶、酸洗及制丝、酸处理及软化、开松并制毡、碳化及定型、CVD处理和高温处理。与现有的固化碳毡制备方法相比，本发明专利技术提供的固化碳毡制备方法环保，且原料来源丰富、价格低廉；本发明专利技术提供的固化碳毡的单丝直径为10～15μm；所述固化碳毡主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm。

【技术实现步骤摘要】
一种环保固化碳毡及其制备方法
本专利技术涉及保温材料制备
，尤其是一种环保固化碳毡及其制备方法。
技术介绍
制造铸锭炉、单晶炉、氢化炉热场系统的主要零部件，所需要的隔热保温固化毡，需要耐高温等优异性能，还要求金属杂质含量低于300ppm，才能满足人工晶体成晶和较高成品率的要求。传统的人工晶体生长炉隔热保温部件采用石墨和软碳毡组件。从上世纪末开始，有人提出用碳-碳复合材料制造热场零件。现有的大多制造热场零件的方法中，制造固化碳毡的原材料均采用PAN(聚丙烯腈)碳纤维或者PAN碳纤维毡，PAN碳纤维是由石油产物丙烯经过聚合、腈化、抽丝制成原丝，原丝经过预氧化、低温碳化、高温碳化制成的，其制备过程能耗大，环境污染大，制造技术要求高，制造周期长，价格昂贵。现有的制造热场零件的方法中，还有使用天然麻纤维制造固化碳毡的方法，环保，原料来源丰富，价格低廉。但是其对麻纤维的原材料提出了较高的要求，需选择有效磷含量小于15mg/kg的土壤种植的麻类植物作为麻纤维原材料，该原材料稀少且难寻找，价格较高。
技术实现思路
本专利技术提供一种环保固化碳毡及其制备方法，用于克服现有技术中能耗大，环境污染大，以及原材料价格高且难获得等缺陷，实现制备方法环保，且原料来源丰富、价格低廉。为实现上述目的，本专利技术提出一种环保固化碳毡，所述固化碳毡以天然竹纤维为原材料；所述固化碳毡的单丝直径为10～15μm；所述固化碳毡主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm。为实现上述目的，本专利技术还提出一种环保固化碳毡的制备方法，包括以下步骤：S1：将竹子裁切为竹条，之后将所述竹条放入脱胶剂中浸泡脱胶，之后用去离子水冲洗；S2：将步骤S1处理后的竹条在浓盐酸中进行浸泡，之后用去离子水冲洗，之后将所述竹条用油压机进行制丝，得到竹丝；S3：将步骤S2所得竹丝放入反应槽内，加入稀盐酸，加热、加压，之后保温保压；将酸处理后的竹丝用去离子水进行冲洗，并用离心机进行脱水处理；S4：将步骤S3所得竹丝放入软化剂中进行软化浸泡处理；然后将竹丝放入烘箱中烘干；S5：将步骤S4处理后的竹丝放入清弹机中进行清弹，得到片状竹絮，之后开松1～3次；之后将竹絮铺网，经针刺机针刺成竹毡；S6：将步骤S5处理后的竹毡放入氮气保护炉内进行中温碳化处理；之后将中温碳化处理后的竹毡体均匀渗入稀释后的固化剂，在固化炉中保温固化定型；之后将竹毡送入碳化反应炉中进行高温碳化，得竹碳毡；S7：将步骤S6所得竹碳毡进行CVD处理；S8：将步骤S7处理后的竹碳毡放入高温炉中进行高温处理，得到所述固化碳毡。与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：1、本专利技术提供的固化碳毡的单丝直径为10～15μm，主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm(mg/L)，能够满足使用需求。2、本专利技术提供的固化碳毡的制备方法，以天然竹纤维为原材料，与采用PAN碳纤维为原料相比，更环保，且降低成本；与采用麻纤维为原料相比，原料来源更丰富。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术固化方法流程图；图2为实施例一制备得到中空圆柱状固化碳毡展开图。附图标号说明：1：竹碳纤维。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例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专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术提出一种环保固化碳毡，所述固化碳毡以天然竹纤维为原材料；所述固化碳毡的单丝直径为10～15μm；所述固化碳毡主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm。本专利技术还提出一种环保固化碳毡的制备方法(参照图1)，包括以下步骤：S1：裁切及脱胶，将竹子裁切为长500～1500mm、宽10～20mm的竹条，之后将所述竹条放入脱胶剂中浸泡脱胶，之后用去离子水冲洗干净；裁切是为了能更好的脱胶；脱胶处理是为了脱去竹纤维中的果胶、脂蜡质等。S2：酸洗及制丝，将步骤S1处理后的竹条在浓盐酸中进行浸泡，之后用去离子水冲洗干净，之后将所述竹条用油压机进行制丝，得到竹丝；所述酸洗是为了去除竹纤维中的金属元素和无机元素，如K、Na、S、P等。S3：酸处理，将步骤S2所得竹丝放入反应槽内，加入稀盐酸，加热、加压，之后保温保压；将酸处理后的竹丝用去离子水进行冲洗，并用离心机进行脱水处理；酸处理进一步去除竹纤维中残留的金属元素和无机元素。S4：软化，将步骤S3所得竹丝放入软化剂中进行软化浸泡处理；然后将竹丝放入烘箱中烘干；软化是为了便于之后的开松，并且使开松得到的片状竹絮柔软，便于制毡。S5：开松并制毡，将步骤S4处理后的竹丝放入清弹机中进行清弹，得到片状竹絮，之后开松1～3次；之后将竹絮铺网，经针刺机针刺成竹毡。S6：将步骤S5处理后的竹毡放入氮气保护炉内进行中温碳化处理；之后将中温碳化处理后的竹毡体均匀渗入稀释后的固化剂，在固化炉中保温固化定型；之后将竹毡送入碳化反应炉中进行高温碳化，得竹碳毡；碳化处理是为了使竹纤维无机分子进行碳化，同时去除分子中的杂质，提高竹纤维中的碳原子含量。定型处理，可根据需要制成片状、筒状、锥形等。固化剂先用稀释剂进行稀释是为了防止在碳化过程中开裂等现象出现。S7：CVD处理，将步骤S6所得竹碳毡进行CVD处理；所述CVD处理能够本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保固化碳毡，其特征在于，所述固化碳毡以天然竹纤维为原材料；所述固化碳毡的单丝直径为10～15μm；所述固化碳毡主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm。

【技术特征摘要】
1.一种环保固化碳毡，其特征在于，所述固化碳毡以天然竹纤维为原材料；所述固化碳毡的单丝直径为10～15μm；所述固化碳毡主要为碳元素，碳元素含量为95～97％；所述固化碳毡最高能耐受2500℃，金属杂质含量低于295ppm。2.一种环保固化碳毡的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将竹子裁切为竹条，之后将所述竹条放入脱胶剂中浸泡脱胶，之后用去离子水冲洗；S2：将步骤S1处理后的竹条在浓盐酸中进行浸泡，之后用去离子水冲洗，之后将所述竹条用油压机进行制丝，得到竹丝；S3：将步骤S2所得竹丝放入反应槽内，加入稀盐酸，加热、加压，之后保温保压；将酸处理后的竹丝用去离子水进行冲洗，并用离心机进行脱水处理；S4：将步骤S3所得竹丝放入软化剂中进行软化浸泡处理；然后将竹丝放入烘箱中烘干；S5：将步骤S4处理后的竹丝放入清弹机中进行清弹，得到片状竹絮，之后开松1～3次；之后将竹絮铺网，经针刺机针刺成竹毡；S6：将步骤S5处理后的竹毡放入氮气保护炉内进行中温碳化处理；之后将中温碳化处理后的竹毡体均匀渗入稀释后的固化剂，在固化炉中保温固化定型；之后将竹毡送入碳化反应炉中进行高温碳化，得竹碳毡；S7：将步骤S6所得竹碳毡进行CVD处理；S8：将步骤S7处理后的竹碳毡放入高温炉中进行高温处理，得到所述固化碳毡。3.如权利要求2所述的一种环保固化碳毡的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述竹子为直径≥10cm的竹子；所述脱胶剂为NaHCO3、Na2CO3或NaOH其中的一种；所述浸泡脱胶为在90～110℃，保温浸泡3～5h。4.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，刘进怀，殷勇，陈斌，
申请(专利权)人：湖南金创新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43