【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隔热保温材料制备，尤其涉及一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法。
技术介绍
1、随着对能源需求的不断增长，节能和环保已经成为了影响全球经济发展的重要因素。在这一背景下，高效隔热保温材料的应用越来越广泛，尤其是在光伏、半导体、光纤、蓝宝石和高温高真空热处理等领域。碳纤维保温材料因其优异的隔热性能、高成品收率、高效率和低成本等优点，受到了广泛的关注。碳纤维保温材料的成型技术直接影响其保温性能、生产效率及成本，目前，碳纤维保温材料的成型方式主要包括软毡浸渍层压、软毡直接粘接层压、短纤湿法成型等。
2、碳纤维湿法成型技术，主要是通过将碳纤维原料湿态分散后进行湿法成型(即将碳纤维、粘结剂、溶剂等物质混合后湿法成型)，然后经过烘干固化、碳化、石墨化等步骤得到碳纤维保温材料，然后再根据工件加工要求加工成所需的形状与尺寸。
3、层压成型技术是将软毡浸渍或喷涂粘结剂后，经层叠、热压成型，再经过碳化和石墨化后得到碳纤维保温材料，然后根据工件加工要求加工成所需的形状与尺寸。
4、现有碳纤维保温材料的制备方法存在的问题是成品收率和生产效率较低。另外，现有的碳纤维保温材料成型方法在实际应用中还存在一些问题。首先，成型用的设备投入大，制备过程中需要使用大量的有机溶剂，不仅增加了生产成本，也对环境造成了一定的污染。其次，现有的制备方法中，固化步骤的时间长，导致生产周期长、生产效率低，并且需要预留较大的加工余量，使产品的成本居高不下。此外，湿法成型和层压成型两种成型方法所制得的碳纤维保温材料，在固化过程中均存在
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，采用碳纤维、树脂、气凝胶碳粉、碳纳米管等原料混合成型后，可得到一种高效、高纯隔热保温材料，该材料具有优异的隔热性能，采用干法成型工艺具有高的成品收率和制备效率，同时降低了有机溶剂的使用量，减少了环境污染。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
3、一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，包括如下步骤：
4、步骤一：准备原料，按照重量份比例，原料包括碳纤维40～80份、树脂30～60份、气凝胶碳粉10～40份、碳纳米管1～5份、淀粉5～10份及交联剂2～10份；
5、步骤二：将原料按照设定比例混合，并搅拌均匀；具体是先将树脂、气凝胶碳粉、碳纳米管与淀粉混合搅拌，然后加入碳纤维，再加入交联剂，最后经过机械搅拌混合均匀；
6、步骤三：将混合均匀后的原料装入成型模具内；
7、步骤四：通过成型模具向原料施加0.05～0.15mpa的压力，然后将成型后的坯料放入烘箱或热压机内进行固化处理，固化处理温度为150～280℃，时间为3～10h；
8、步骤五：将固化后的坯料进行碳化处理，碳化处理温度为800～1300℃，压力为10～1000pa，时间为5～10h；
9、步骤六：将碳化后的坯料在真空炉内进行石墨化处理，真空度为0.01～100pa，石墨化处理温度为1800～2400℃，时间为1～6h；得到碳纤维保温材料。
10、进一步的，所述碳纤维为沥青短碳纤维、黏胶短碳纤维、pan短纤维中的一种或两种以上混合；纤维长度为50～3000μm。
11、进一步的，所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂粉末、聚酯粉末或丙烯酸树脂粉末，树脂的粒径为30～150μm。
12、进一步的，所述气凝胶碳粉的粒径为50～100nm。
13、进一步的，所述淀粉的粒径为10～100μm。
14、进一步的，所述碳纳米管的长度为10～50μm，直径为1～50nm。
15、进一步的，所述交联剂为对甲苯磺酸或对甲苯磺酰氯。
16、进一步的，所述步骤二中，混合采用机械搅拌方式，搅拌速度为50～500rpm，搅拌时间为30min以上。
17、进一步的，所述成型模具与原料接触的表面涂覆耐高温涂层，固化后进行脱模处理。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、1)解决了现有成型方法能耗高、污染大的问题：湿法成型和层压成型的方式，均需引入大量的溶剂或分散剂，且烘干过程需要大量能量；另外溶剂或分散剂多数为有机类物质，容易出现大量的vocs，进而造成了环境污染；采用本专利技术所述干法成型的方式可快速烘干，能耗是湿法成型的0.2倍以下，在节能方面表现突出；另外避免了大量有机溶剂的使用，不仅降低了生产成本，同时也减少了对环境的污染，环保性强，符合当前绿色环保的发展趋势；
20、2)解决了现有成型方法投入高、生产成本高的问题，湿法成型和层压成型的过程复杂，需要配套混料设备、成型抽吸设备及大量的烘干设备，导致设备投资大、生产成本高；采用本专利技术所述干法成型的方式，设备投资少、生产效率高、成型方法简单，能够显著提高生产效率、降低生产成本；
21、3)解决了现有成型方法存在的成型效率低、单位产出低的问题：现有的湿法成型和层压成型方式成型效率低，成型后需要长时间烘干，单位时间产出低，成本居高不下；本专利技术通过优化固化工艺条件，有效提高了成型效率，干法成型4～8h即可完成烘干(湿法成型需要36～72h)，生产效率大幅提高，有利于降低生产成本；
22、4)解决了现有成型方法存在的成品率低的问题；采用本专利技术所述干法成型方式，可避免湿法成型和层压成型因预留加工余量而产生的材料浪费，从而降低了生产成本，提高成品率；
23、5)解决了现有成型方法存在的产品密度均匀性差的问题；现有湿法成型和层压成型均存在因粘结剂沉积而导致上下部密度差的问题，进而使产品不同部位存在保温性能的差异；而采用本专利技术的干法成型方式，可以保证成型后固化过程中粘结剂不会沉积，保温材料上下密度均匀，从而提高了保温材料的性能均匀性及稳定性，提高了产品质量；
24、6)添加交联剂能够充分将树脂与碳纤维、气凝胶碳粉、碳纳米管互相交联结合到一起，实现牢固的结合与固定，解决了使用过程中掉粉的问题，提高了产品的使用寿命；
25、7)本专利技术所述碳纤维保温材料所选用的原料包括高纯度的纤维、碳粉、碳纳米管，以及树脂(分散剂)，淀粉(粘结剂)和交联剂均为高纯有机的物料，有效防止带入金属等影响半导体、n型单晶、蓝宝石产品性能的杂质，所制备的碳纤维保温材料具有高纯特性，经过石墨化后处理后金属杂质含量低于50ppm。
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1.一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述碳纤维为沥青短碳纤维、黏胶短碳纤维、PAN短纤维中的一种或两种以上混合；纤维长度为50～3000μm。
3.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂粉末、聚酯粉末或丙烯酸树脂粉末，树脂的粒径为30～150μm。
4.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述气凝胶碳粉的粒径为50～100nm。
5.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述淀粉的粒径为10～100μm。
6.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述碳纳米管的长度为10～50μm，直径为1～50nm。
7.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述交联剂为对甲苯磺酸或对甲苯磺酰氯。
8.根据权利要求1所
9.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述成型模具与原料接触的表面涂覆耐高温涂层，固化后进行脱模处理。
...【技术特征摘要】
1.一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述碳纤维为沥青短碳纤维、黏胶短碳纤维、pan短纤维中的一种或两种以上混合；纤维长度为50～3000μm。
3.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂粉末、聚酯粉末或丙烯酸树脂粉末，树脂的粒径为30～150μm。
4.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其特征在于，所述气凝胶碳粉的粒径为50～100nm。
5.根据权利要求1所述的一种干法成型制作碳纤维保温材料的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑淑云，陈惠龙，高晓飞，袁浩，
申请(专利权)人：辽宁奥亿达新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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