低取向度储热炭材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及储热炭材料技术领域，公开了一种低取向度储热炭材料的制备方法：(1)将粘结剂和石墨进行混合，得到预混料；(2)将所述预混料进行非定向模压，得到压制样品；其中，所述非定向模压包括：先在2

【技术实现步骤摘要】
低取向度储热炭材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及储热炭材料
，具体涉及一种低取向度储热炭材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有储热炭材料一般由粘接剂(例如沥青)和填料(例如天然石墨)经过模压成型后烧结而成。以天然石墨为例，由于天然石墨自身是取向结构，经历单向压制之后，天然石墨取向范围增大，得到的块体材料往往具有较强的各向异性，导致制备的储热炭材料的垂直热导率与面向热导率数值一般相差较大，二者比值往往小于0.2。较大的各向异性不利于储热炭材料在储放热过程中的温度传递和温度均匀性。
[0003]因此，亟待提供一种取向度低的储热炭材料及其制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的储热炭材料取向度高的问题，提供一种低取向度的储热炭材料及其制备方法，该方法制备的储热炭材料具有垂直热导率与面向热导率差异小的优点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种低取向度储热炭材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0006](1)将粘结剂和石墨进行混合，得到预混料；
[0007](2)将所述预混料进行非定向模压，得到压制样品；其中，所述非定向模压包括：先在2
‑
10MPa的压制压力下进行第一次压制，得到压制中间品，之后翻转所述压制中间品，进行重复压制；其中，每翻转一次所述压制中间品，压制压力增加1
‑
5MPa，直至压制压力到达50
‑
200MPa；
>[0008](3)将所述压制样品进行烧结，得到低取向度储热炭材料。
[0009]本专利技术第二方面提供了一种由本专利技术第一方面所述方法制备得到的低取向度储热炭材料。
[0010]通过上述技术方案，本专利技术所取得的有益技术效果如下：
[0011]1)本专利技术所提供的低取向度储热炭材料的制备方法，制备得到的储热炭材料具有垂直热导率与面向热导率差异小的优点，在储放热过程的温度传递平稳，温度均匀性好；
[0012]2)本专利技术所提供的低取向度储热炭材料的制备方法，操作简单，适合工业化推广；
[0013]3)本专利技术所提供的低取向度储热碳材料的导热性好且密度小，应用前景良好。
具体实施方式
[0014]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个
新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0015]本专利技术的第一方面提供了一种低取向度储热炭材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0016](1)将粘结剂和石墨进行混合，得到预混料；
[0017](2)将所述预混料进行非定向模压，得到压制样品；其中，所述非定向模压包括：先在2
‑
10MPa的压制压力下进行第一次压制，得到压制中间品，之后翻转所述压制中间品，进行重复压制；其中，每翻转一次所述压制中间品，压制压力增加1
‑
5MPa，直至压制压力到达50
‑
200MPa；
[0018](3)将所述压制样品进行烧结，得到低取向度储热炭材料。
[0019]在一个优选的实施方式中，所述粘结剂为沥青；所述沥青的软化点为≥130℃，优选为135
‑
200℃；C/H摩尔比为1.2
‑
1.8，优选为1.3
‑
1.7；残碳率≥55wt％，优选≥60wt％。
[0020]在一个优选的实施方式中，所述石墨选自天然鳞片石墨；所述天然鳞片石墨的碳含量≥90wt％，优选≥95wt％；目数≥50，优选为80
‑
150目。
[0021]在一个优选的实施方式中，所述粘结剂和石墨的质量比为1：1
‑
9，优选为1：1.5
‑
7，进一步优选为1：2
‑
6。
[0022]在一个优选的实施方式中，所述压制中间品为立体矩形样品，所述翻转包括对立体矩形样品中任意共顶点的三个面轮流进行压制。其中，所述立体矩形样品可以是立体长方体样品，也可以是正方体样品。
[0023]在一个优选的实施方式中，第一次压制的压制温度为140
‑
260℃，优选为150
‑
230℃；第一次压制的时间为5
‑
30min，优选为5
‑
10min。
[0024]在一个优选的实施方式中，第一次压制的压制压力为3
‑
7MPa，每翻转一次所述压制中间品，压制压力增加2
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4MPa，直至压制压力达到90
‑
150MPa时为止。
[0025]其中，在本专利技术中，在进行重复压制时，重复压制温度优选与第一次压制的压制温度相同，重复压制时间优选与第一次压制的压制时间相同。
[0026]在一个优选的实施方式中，所述烧结在惰性气体保护下进行，其中，所述惰性气体选自氮气和/或氩气，优选为氮气。
[0027]在一个优选的实施方式中，所述烧结的条件包括：烧结温度为900
‑
1600℃，优选为1200
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1400℃；烧结时间为0.5
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3h，优选为0.5
‑
1h。
[0028]在一个优选的实施方式中，所述烧结的条件包括：烧结温度为2500
‑
3200℃，优选为2800
‑
3000℃；烧结时间为0.5
‑
1.5h，优选为0.5
‑
1h。
[0029]其中，将烧结温度提高到2500℃以上，可以对压制样品进行石墨化处理，以进一步提高所得储热炭材料的热导率。
[0030]本专利技术第二方面提供了一种由本专利技术第一方面所述方法制备得到的低取向度储热炭材料。
[0031]在一个优选的实施方式中，所述低取向度储热炭材料垂直热导率/水平热导率比值为0.2
‑
1，优选为0.6
‑
0.8。
[0032]在一个优选的实施方式中，所述低取向度储热炭材料的水平热导率为40
‑
100W/mK，优选为50
‑
90W/mK。
[0033]在一个优选的实施方式中，所述低取向度储热炭材料的密度为1.7
‑
2.3g/cm3，优
选为1.8
‑
2.1g/cm3。
[0034]以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述。实施例和对比例中的垂直导热率和面向导热率按照ASTM E1461进行测试，垂直导热率指的是x、y、z三个方向中最低的热导率，面向导热率指的是x、y、z三个方向中最高的热导率。
[0035]以下实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低取向度储热炭材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将粘结剂和石墨进行混合，得到预混料；(2)将所述预混料进行非定向模压，得到压制样品；其中，所述非定向模压包括：先在2
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10MPa的压制压力下进行第一次压制，得到压制中间品，之后翻转所述压制中间品，进行重复压制；其中，每翻转一次所述压制中间品，压制压力增加1
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5MPa，直至压制压力到达50
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200MPa；(3)将所述压制样品进行烧结，得到低取向度储热炭材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述粘结剂为沥青；所述沥青的软化点为≥130℃，优选为135
‑
200℃；C/H摩尔比为1.2
‑
1.8，优选为1.3
‑
1.7；残碳率≥55wt％，优选≥60wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述石墨选自天然鳞片石墨；所述天然鳞片石墨的碳含量≥90wt％，优选≥95wt％；目数≥50，优选为80
‑
150目。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述粘结剂和石墨的质量比为1：1
‑
9，优选为1：1.5
‑
7，进一步优选为1：2
‑
6。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述压制中间品为立体矩形样品，所述翻转包括对立...

【专利技术属性】
技术研发人员：段春婷，卫昶，梁文斌，刘均庆，盛英，高光辉，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：