由碳化硅制成的树脂浸渍体制造技术

本发明专利技术涉及一种包含开孔碳化硅的浸渍体，所述开孔碳化硅至少部分用树脂浸渍。本发明专利技术还涉及一种生产浸渍体的方法，该方法包括如下步骤：a)提供开孔碳化硅，b)用树脂至少部分地浸渍所述开孔碳化硅和c)将所述树脂固化。本发明专利技术还涉及本发明专利技术的浸渍体作为换热器中的管的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的目的是由碳化硅制成的树脂浸溃体，用于生产这种浸溃体的方法，及其作为换热器中的管的用途。
技术介绍
换热器管或块通常包括石墨。石墨具有良好的导热性，是坚硬、抗压的，并且耐热负载和耐腐蚀。在很多技术应用中也广泛使用石墨与树脂的复合材料。例如，在设备和压カ容器的制造中，用酚醛树脂浸溃石墨以形成防漏材料。在这种情况下，前述开孔材料以块、板或管的形式成为半成品。将酚醛树脂用作浸溃剂，因为酚醛树脂具有足够的耐热性并且在化 学上高度耐酸。经历这种后处理的物质的缺点在于其不是非常耐腐蚀，因此仅可允许其以低流速用于流体应用(例如，换热器)。如果所述流体填充有磨粒，则进一歩降低允许的流速。因此，由于可能填充有颗粒的快速流动介质而在换热器管或块中不发生或不能产生自净效果。然而，这种自净效果将是期望的并且可用于例如浓缩p205。这可能产生的优点体现在较少的停エ时间，因为清洗间隔将延长或在最佳可能的情况下，可完全免去清洗。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供ー种材料，所述材料高度耐腐蚀以及对磨损和防漏而言是耐久的。这个目的用具有权利要求I的特征的浸溃体和具有权利要求9的特征的方法来解决。根据本专利技术，提供了一种浸溃体，其包含开孔碳化硅并且至少部分地用树脂浸溃。这种浸溃体高度耐腐蚀和耐磨损，并且防漏。这种浸溃体还是优异的导热体。碳化硅的导热性不由树脂浸溃而下降。优选将所述树脂热固化。优选以这种方式构造所述浸溃体使得树脂在开孔碳化硅的开孔中沉积。优选在所述浸溃体的表面不存在树脂膜。也就是说，所述碳化硅不完全由树脂覆盖，而是碳化硅的开孔容纳树脂，结果碳化硅和树脂一起形成密封体。所述碳化硅具有开孔。所述开孔可以多种不同的方式相互连接。于是所述开孔碳化硅包含多孔碳化硅骨架或网络。在浸溃期间，树脂通过相互连接的孔的这种网络渗透碳化硅并且在合适的条件下还可完全将其填满。于是孔的网络成为树脂网络。以这种方式，所得的浸溃体包含两种各自结合的网络。第一网络包含碳化硅的连续骨架。第二网络包含滲透碳化硅的孔的树脂。碳化硅网络和树脂网络这两种网络一起提供本专利技术浸溃体的杰出特性。如果用固化树脂完全填充碳化硅的孔网络，则本专利技术的浸溃体对液体和气体高度不可渗透。在优选的实施方式中，所述树脂代表热固性塑料。热固性塑料理想地适合密封碳化硅的开孔。合适的热固性塑料的实例包括酚醛树脂和环氧树脂。所述树脂优选代表酚醛树脂。更优选地，所述树脂代表甲阶酚醛树脂。所用的术语甲阶酚醛树脂是指通过碱与过量甲醛以缩合形式催化进行交联的酚醛树脂。在这个过程中，树脂依次经过甲阶酚醛树脂、こ阶酚醛树脂和丙阶酚醛树脂的状态，并且反应的挥发性副产物逸出。在第一阶段(状态A)中，甲阶酚醛树脂，所述树脂仍然是可溶和可熔的，在第ニ阶段(状态B)中，こ阶酚醛树脂，所述树脂仍然是可溶胀的并且在加热时软化，但在第三阶段(状态C)中，丙阶酚醛树脂，发生完全地交联并且所述树脂是不溶和不熔的。所述浸溃体优选包含固化的酚醛树脂，特别是所述碳化硅的开孔优选包含固化的甲阶酚醛树脂。适合用作环氧树脂的树脂体系是包含双酚A ニ缩水甘油醚或双酚F ニ缩水甘油醚的树脂体系。也可将联三苯用于密封。优选地，还可使用硅氮烷树脂体系。在优选的实施方式中，树脂的重量比相对于浸溃体高达50%。这是指所述碳化硅能够吸收高达其自身重量100%的树脂。然而，在特别优选的实施方式中，所述碳化硅能够仅 吸收少量，例如相对于所述浸溃体自身重量仅20重量％的树脂。在优选的实施方式中，所述开孔碳化硅具有O至80体积％的开孔率和I. 9至3. 5g/cm3的总密度。更优选地，所述开孔碳化硅具有5至15体积％的开孔率和2. 5至3. lg/cm3的总密度。尽管优选预定的孔径的均匀分布，但碳化硅的孔径可以变化。所述孔径优选在O. 05至I. 5 μ m的范围内、更优选O. I至I. O μ m、还更优选O. 2至O. 5 μ m。在优选的实施方式中，所述碳化娃包含5%孔径为I μ m的开孔和8-10%孔径为O. 2 μ m的开孔。并且优选开孔碳化硅具有小于O. 50%、更优选O. 35%的Si含量。还更优选所述开孔碳化硅是不包含开孔Si的碳化硅。例如，所述开孔碳化硅是重结晶的碳化硅(RSiC)。可选地，所述开孔碳化硅可以为氮化物结合的碳化硅(NSiC)。所述碳化硅可包含至少ー种陶瓷或矿物填料，在该情况下基于预期应用而选择所述填料。填料的实例包括来自天然存在的片状石墨、合成的人造石墨、碳黑或碳、石墨或碳纤维的物质。另外，可使用颗粒、薄片或纤维形式的陶瓷或矿物填料，例如硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氧化物、玻璃或其选定的混合物。特别优选用碳纤维增强所述开孔碳化硅，也就是说其是“C/SiC材料”。在优选的实施方式中，在用树脂浸溃的碳化硅周围包裹至少ー种碳纤维并增强所述碳化硅。优选以在张カ下的网的形式在浸溃的碳化硅周围包裹至少一种碳纤維。这种包层用于提高所述浸溃体的抗压性。所述浸溃体可以是任意形状。所述浸溃体优选具有块、板或管的形式。在其它优选的实施方式中，以管的形式构建所述用树脂浸溃的碳化硅。这种管本身很好地适合用作换热器，因为其是优异的导热体并且其在快速流动的介质下允许自浄。以高张カ网的形式在所述管周围包裹至少ー种碳纤维，从而进ー步提高了其抗压性。碳纤维的特定性能确保甚至在管上的负载变化和/或上升非常大时，所述包层保持非常紧地包裹在所述管周围。因为碳纤维具有热膨胀的负系数，随温度上升，所述包层甚至变得包裏地更紧，其破裂压カ和泄露压力在升温下比在室温下更大。如下，所述碳纤维增强改进了树脂浸溃的碳化硅管的特性升高破裂压力，所述管变得较不容易受蒸气冲击以及其中超过工作压カ的条件的影响，因为在室温下所述管的破裂压カ取决于管维度比未增强管的破裂压カ高30至40%。可通过如下方法生产本专利技术的浸溃体，该方法包括如下步骤a)提供开孔碳化硅，b)用树脂至少部分地浸溃所述开孔碳化硅，和c)使所述树脂固化。该方法确保了通过用树脂浸溃碳化硅而实现装置构造中通常要求的浸溃体的密封性。在本专利技术的方法中，优选以真空加压法迫使树脂进入碳化硅中的开孔中，将其完全填充。然后在升温下使树脂固化。用树脂浸溃和树脂的固化用于使所述浸溃体的強度与浸溃前的碳化硅相比提高到其2至3倍，而不损失其导热性。本专利技术方法的步骤a)特别包括提供重结晶的碳化硅。所提供的碳化硅优选具有I.9至3. 5g/cm3之间的总密度。并且优选，步骤a)中提供的碳化硅具有5至15体积％的开孔率。特别是，所述碳化硅以待制造组件所期望的形式存在。优选以管或换热器板的形式提供所述碳化硅。本专利技术方法步骤b)特别包括将碳化硅的开孔填充。一旦将其引入碳化硅的孔中，所述树脂就不容易再次跑出。除其涂覆性能之外，特别重要的是以下方面I.优选将特别的技术用于浸溃，例如真空或真空压カ浸溃。通过使用这种技术仅可能填充部分存在的孔，例如因此可克服在流经狭窄孔喉时遭遇的填充阻力。如果不使用特殊措施，则一旦将其引入所述浸溃体中，所述树脂就不能再次溢出。2.如果使用甲阶酚醛树脂，如前所解释，随着其经过阶段A至C，其逐渐变得更粘。在低温下，这种粘度的增加较低(存储稳定性，状态A，甲阶酚醛树脂)，但在较高温度下，其变得非常显著，所述树脂凝胶化(状态B，こ阶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.11 DE 102009054574.31.ー种具有开孔碳化硅网络的换热器管或换热器板，所述开孔碳化硅网络的孔至少部分用固化的酚醛树脂浸溃。2.如权利要求I所述的换热器管或换热器板，其特征在于所述酚醛树脂已经被浸溃以使得所述换热器管或换热器板在其表面不具有封闭的树脂膜。3.如权利要求I或2所述的换热器管或换热器板，其特征在于所述酚醛树脂的重量比高达50%。4.如权利要求I至3中的任一项所述的换热器管或换热器板，其特征在于所述开孔碳化硅具有O至80体积％的开孔率和I. 9至3. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·弗兰兹，奥斯温·奥廷格，
申请(专利权)人：西格里碳素欧洲公司，
类型：发明
国别省市：