一种高密度碳滑板的制备方法及高密度碳滑板技术

本发明专利技术公开了一种高密度碳滑板的制备方法及高密度碳滑板，制备碳滑板骨架和石墨悬浊液，将碳滑板骨架在石墨悬浊液中进行浸渍、脱脂处理，其中：所述石墨悬浊液包括石墨超细微粒子。本发明专利技术主要是利用石墨悬浊液良好的稳定性和流动性，将其中的分散介质即石墨超细微粒子填充到碳骨架的孔隙中，再通过高温下脱脂处理将有机溶剂去除，能够直接得到高密度碳滑板。该高密度碳滑板的制备方法简单，不需要经过多次致密化处理，能够直接达到对碳滑板增密的效果。

Preparation of a High Density Carbon Slide and High Density Carbon Slide

The invention discloses a preparation method of a high-density carbon slide plate and a high-density carbon slide plate. The carbon slide plate skeleton and graphite suspension are prepared, and the carbon slide plate skeleton is impregnated and degreased in the graphite suspension. The graphite suspension includes graphite ultrafine particles. The invention mainly utilizes the good stability and fluidity of graphite suspension, fills the pore of carbon skeleton with the dispersing medium, i.e. graphite ultrafine particles, and then removes the organic solvent through degreasing treatment at high temperature, so as to obtain the high density carbon slide plate directly. The preparation method of the high-density carbon slide plate is simple, and the carbon slide plate can be densified directly without many densification treatments.

【技术实现步骤摘要】
一种高密度碳滑板的制备方法及高密度碳滑板
本专利技术涉及一种电力机车碳滑板
，具体涉及一种高密度碳滑板的制备方法及高密度碳滑板。
技术介绍
随着电力机车的快速发展，碳滑板材料作为电力机车最重要的集电元件，对其综合性能也提出了更高的要求，提高碳滑板质量，突破国外技术封锁，是目前碳滑板材料行业的重要内容。专利CN103387407公开了一种用于高速列车受电弓滑板碳/碳-石墨复合材料的制备方法，具体步骤为：一、制备石墨悬浊液：采用超声分散方法或球磨方法将石墨分散到介质中，配置成浓度为80-200g/L的石墨悬浊液；二、制备石墨预制体：将密度为0.1-0.7g/cm3、厚度为0.1-10cm的碳纤维毡预制体加入到浓度为80-200g/L的石墨悬浊液中，采用超声浸渍方法或真空压力浸渍方法得到石墨预制体，其中所述的石墨预制体中石墨含量为1-10vol%；三、沥青的浸渍-炭化致密化：对步骤二得到的石墨预制体进行沥青的浸渍-炭化致密化处理4-6次。步骤一所述的石墨为亚微米石墨；步骤三所述的沥青的浸渍-炭化致密化处理具体操作如下：①浸渍：在温度为250-350℃条件下利用沥青浸渍石墨预制体，然后抽真空至真空度为0.1-40Pa，再充入惰性气体至压力为1-5MPa，并在温度为250-350℃和压力为1-5MPa的条件下保持恒温恒压1-4h，得到浸渍后产物；②炭化：以200-400℃/h的升温速率将浸渍后产物从250-350℃升温至900-1400℃，并在温度为900-1400℃和压力为1-5MPa的条件下保持恒温恒压0.5-2h，即完成沥青的浸渍-炭化致密化处理；步骤①中所述的惰性气体为氩气或氮气。该受电弓滑板的制备方法中石墨预制体密度低，需要浸渍-炭化的次数多，时间长，影响成本和效率；另一方面石墨悬浊液采用超声方法或者球磨方法进行分散，悬浊液不稳定，容易造成密度不均匀。
技术实现思路
本专利技术主要针对上述现有技术的不足，提供一种步骤简单，生产效率高的高密度碳滑板的制备方法及高密度碳滑板，该方法不需要经过多次致密化处理，能够直接达到对碳滑板增密的效果，得到高密度碳滑板。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高密度碳滑板的制备方法，具体包括以下步骤：S1：制备碳滑板骨架；S2：制备石墨悬浊液；S3：将碳滑板骨架在石墨悬浊液中进行浸渍、脱脂处理；其中：所述石墨悬浊液包括石墨超细微粒子，所述石墨超细微粒子的平均粒径为1-90微米；在23℃条件下，所述石墨悬浊液的粘度为7000-11000mPa•s。本专利技术另一方面提供一种高密度碳滑板，所述高密度碳滑板由上述高密度碳滑板的制备方法制备得到。本专利技术提供的高密度碳滑板的制备方法，是采用石墨超细微粒子作为石墨悬浊液的分散介质，通过将制备好的碳滑板骨架在具有一定流动性的石墨悬浊液中加压浸渍，利用石墨悬浊液良好的稳定性和流动性，将其中的分散介质也就是石墨超细微粒子填充到碳骨架的孔隙中，再通过高温下脱脂处理将有机溶剂去除，直接得到高密度碳滑板。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式作详细说明，应强调的是，下述说明仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。本专利技术提供一种高密度碳滑板的制备方法，包括以下步骤：S1：制备碳滑板骨架。本专利技术中，以重量计，所述碳滑板骨架的成分包括50-75份石油焦碳粉，5-13份石墨粉，1-7份炭黑和20-35份沥青。本专利技术中，所述碳滑板骨架的体积密度为1.4-1.7g/cm3，开孔率为10-30%，孔径为50-200微米。本专利技术中，碳滑板骨架的制备是将石油焦碳粉、石墨粉、炭黑和沥青捏合，经过压制成型、烧结，制得碳滑板骨架，其中，捏合的条件包括：捏合时间为2-4h，温度为100-150℃；所述压制成型的条件包括：压力为60-120Mpa，温度为40-60℃；所述烧结的条件为：以0.1-0.5°C/min的升温速率升温至1000-1300°C，并在该温度下保温1-3h。S2：制备石墨悬浊液。本专利技术中，所述石墨悬浊液包括石墨超细微粒子，石墨超细微粒子的平均粒径为1-90微米，在23℃条件下，按照JJG1002-2005旋转粘度计检定规程测得所述石墨悬浊液的粘度为7000-11000mPa•s。所述石墨超细微粒子是石墨悬浊液中的分散介质，在悬浊液中具有流动性，将碳滑板骨架浸渍在石墨悬浊液中，通过加压使石墨悬浊液浸入到碳滑板骨架的孔隙中，其中石墨超细微粒子也能浸入到碳滑板骨架的孔隙中，然后通过脱脂将石墨悬浊液中的有机物质和水分去除，留下石墨超细微粒子，从而达到对碳滑板增密的效果。进一步地，所述石墨超细微粒子的平均粒径优选为1-50微米，超细微粒子的平均粒径小，其在悬浊液中的分散效果好，不易发生团聚。本专利技术中，以重量计，所述石墨悬浊液包括12-35份石墨超细微粒子，1-5份分散剂，10-15份增稠剂，1-5份表面活性剂，2-4份碱性溶液和70-80份去离子水。进一步地，所述散剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和海藻酸钠中的至少一种，优选为羧甲基纤维素钠。羧甲基纤维素钠在水中形成絮状胶体，可包围在石墨离子周围，使其具有亲水性。进一步地，所述增稠剂为羧甲基纤维素、甲苯二异氰酸酯中的至少一种，优选为羧甲基纤维素。羧甲基纤维素在水性体系中增稠效果好，能在水中形成絮状胶体，同时危害性小。进一步地，所述表面活性剂为TritonX-350、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种，优选为十二烷基硫酸钠。十二烷基硫酸钠一方面可以对石墨表面进行改性，使其表面变成亲水性，另一方面是它存在液晶相结构，能够防止石墨超细微粒子沉降。进一步地，所述碱性溶液为氨水和/或苏打水，碱性溶液的加入能够让分散剂更加稳定。本专利技术中，以重量计，所述石墨悬浊液还包括0.5-2份MoS2，MoS2的晶型与石墨类似，都是六边形，它的结合力好，耐磨性好，可以增加产品的耐磨性能。S3：将碳滑板骨架在石墨悬浊液中进行浸渍、脱脂处理。本专利技术中，所述浸渍、脱脂处理包括如下步骤：S31：将碳滑板骨架预热处理形成碳滑板初坯；S32：将碳滑板初坯在石墨悬浊液中进行加压浸渍处理；S33：浸渍后的产物升温脱脂处理。本专利技术中，所述滑板骨架预热处理的温度为80-90℃，预热时间为1-3h。预热处理一方面可以排除碳滑板骨架中气体，另一方面能够增加石墨悬浊液的流动性，有利于石墨悬浊液浸入到碳滑板骨架的孔隙。本专利技术中，所述加压浸渍处理是先抽真空至真空度为0.05-0.1MPa，再充入惰性气体到压力为1-5MPa，并在该压力下保压20-40min，所述惰性气体为氩气或氮气。加压浸渍处理是为了将石墨悬浊液浸入到碳滑板骨架的孔隙中，从而增加碳滑板的致密性。本专利技术中，所述升温脱脂处理是以2-5℃/min的升温速率升温至250-400℃，并在该温度下保温2-4h。本专利技术采用石墨超细微粒子作为分散介质，制备出具有具有一定流动性的石墨悬浊液，然后对制备好的具有孔隙结构的滑板骨架预热处理，将预热处理过的碳滑板骨架加压浸渍到石墨悬浊液中，石墨超细微粒子能够填充到碳滑板骨架的孔隙中，再通过高温脱脂处理除去有机溶剂，从而直接制备得到高密度碳滑板。下面通过实施例对本专利技术作进一步的说明。应当理解，此处所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高密度碳滑板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备碳滑板骨架；S2：制备石墨悬浊液；S3：将碳滑板骨架在石墨悬浊液中进行浸渍、脱脂处理；其中：所述石墨悬浊液包括石墨超细微粒子，所述石墨超细微粒子的平均粒径为1‑90微米；在23℃条件下，所述石墨悬浊液的粘度为7000‑11000 mPa•s。

【技术特征摘要】
1.一种高密度碳滑板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备碳滑板骨架；S2：制备石墨悬浊液；S3：将碳滑板骨架在石墨悬浊液中进行浸渍、脱脂处理；其中：所述石墨悬浊液包括石墨超细微粒子，所述石墨超细微粒子的平均粒径为1-90微米；在23℃条件下，所述石墨悬浊液的粘度为7000-11000mPa•s。2.根据权利要求1所述的高密度碳滑板的制备方法，其特征在于：以重量计，所述碳滑板骨架的成分包括50-75份石油焦碳粉、5-13份石墨粉、1-7份炭黑和20-35份沥青。3.根据权利要求1所述的高密度碳滑板的制备方法，其特征在于：所述碳滑板骨架的体积密度为1.4-1.7g/cm3，开孔率为10-30%，孔径为50-200微米。4.根据权利要求1所述的高密度碳滑板的制备方法，其特征在于：所述石墨超细微粒子的平均粒径为1-50微米。5.根据权利要求1所述的高密度碳滑板的制备方法，其特征在于：以重量计，所述石墨悬浊液包括12-35份石墨超细微粒子，1-5份分散剂，10-15份增稠剂，1-5份表面活性剂，2-4份碱性溶液和70-80份去离子水。6.根据权利要求5所述的高密度碳滑板的制备方法，其特征在于：所述分散剂为羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇和海藻酸钠中的至少一种。7.根据权利要求5所述的高密度碳滑板的制备方法，其特征在于：所述增稠剂为羧甲基纤维素、甲苯二异氰酸酯中的至少一种。8.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈沛杭，郭少聪，徐述荣，郭晓明，汪湘东，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44