一种软质保温碳毡的制备方法、制得的软质保温碳毡及其应用技术

本发明专利技术公开一种软质保温碳毡的制备方法，涉及保温隔热材料技术领域，包括以下步骤：在真空或惰性气体氛围下，将三聚氰胺泡沫置于碳化炉中进行碳化处理，冷却后即得所述软质保温碳毡。本发明专利技术还提供采用上述制备方法制得的软质保温碳毡及其应用。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术采用三聚氰胺泡沫经一步碳化后制备软质保温碳毡，无需使用常规的炭纤维经过粘结压制成型，制备工艺简单，无需复杂的加工工序，生产成本低，易于实现工业化生产，且制备得到的保温碳毡质软富有弹性且不易开裂，具有保温性好、机械性能强耐撕裂、回弹性好、使用方便且耐用等特点，解决了目前保温炉碳毡使用过程存在的系列问题，可广泛应用于多种领域的保温炉中。中。

【技术实现步骤摘要】
一种软质保温碳毡的制备方法、制得的软质保温碳毡及其应用


[0001]本专利技术涉及保温隔热材料
，具体涉及一种软质保温碳毡的制备方法、制得的软质保温碳毡及其应用。

技术介绍

[0002]碳毡是一种基于含碳量在99.9％以上的碳纤维的保温材料，广泛用于温度在1200℃以上的高温真空或惰性气体保护的环境中，软毡作为保温材料用在高温炉内时，通过低的导热系数(热导率)来减小传导来实现保温。保温炉需要消耗大量的电能，且其保温性能指标的高低直接影响着其中样品的性能和效果，所以保温炉的保温隔热效果对保温炉的质量来说至关重要，优良的高温隔热效果的隔热毡能够有效降低炉内热量的扩散，减少热量的损失，节约能源。
[0003]公开号为CN108773123A的专利公开一种碳纤维保温软毡及其制备方法，碳纤维保温软毡包括面层和复合棉网层，制备过程中需要进行混合、开松、机械梳理、铺网、折叠、压制、加热和降温等步骤，制备方法复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术中的保温软毡制备方法复杂，提供一种制备方法简单的软质保温碳毡的制备方法。
[0005]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
[0006]一种软质保温碳毡的制备方法，包括以下步骤：在真空或惰性气体氛围下，将三聚氰胺泡沫置于碳化炉中进行碳化处理，冷却后即得所述软质保温碳毡。
[0007]有益效果：本专利技术采用三聚氰胺泡沫经碳化后制备的都软质保温碳毡，无需使用常规的炭纤维经过粘结压制成型，制备工艺简单，无需复杂的加工工序，生产成本低，易于实现工业化生产，且制备得到的保温碳毡质软富有弹性且不易开裂，具有保温性好、机械性能强耐撕裂、回弹性好、使用方便且耐用等特点。本专利技术进行碳化处理时碳化炉中的压力可以保持加压、常压或者真空状态。
[0008]优选地，所述三聚氰胺泡沫的密度为0.008
‑
0.03g/cm3。
[0009]有益效果：该密度的三聚氰胺泡沫，有效保证了所得软质保温碳毡的孔隙率。
[0010]优选地，所述三聚氰胺泡沫的的厚度为2
‑
10cm。
[0011]优选地，所述制备方法具体包括以下步骤：将三聚氰胺泡沫置于碳化炉中，在真空或惰性气体氛围下，先快速升温至200
‑
250℃，恒温15
‑
60min，然后以0.2
‑
1℃/min的升温速率升温至350
‑
400℃，恒温30
‑
120min，接着以1
‑
5℃/min的升温速率升温至700
‑
750℃，恒温30
‑
120min，然后以0.2
‑
1℃/min的升温速率升温至900
‑
950℃，恒温15
‑
60min，接着以1
‑
5℃/min的升温速率升温至1000
‑
1200℃，恒温60
‑
120min后，随炉冷却至室温，即得。
[0012]本专利技术中，三聚氰胺泡沫具有较强的耐温性，因此开始低温阶段可快速升温至
200
‑
250℃，进行前期预热，保温时间也不必太长，因此设置为15
‑
60min；接着以较慢速率0.2
‑
1℃/min进行升温至350
‑
400℃，保温30
‑
120min，此温度范围三聚氰胺泡沫开始收缩，为了保证其组织结构的稳定性和均匀一致性，因此采用低速长保温时间进行加热，使其均匀缓慢收缩并达到一定的稳定性；其结构达到一定的稳定性后，接着以较快速率1
‑
5℃/min升温速率升温至700
‑
750℃，保温30
‑
120min，达到快速碳化和定型作用；接着以较慢速率0.2
‑
1℃/min升温至900
‑
950℃，保温15
‑
60min，进行进一步收缩碳化，达到所需要的密度和厚度；最后以较快速率1
‑
5℃/min进行升温，保温60
‑
120min，进行最后的碳化和定型；五步加热法可使三聚氰胺泡沫循序渐进地逐步进行收缩和碳化，防止其收缩太快，造成结构的不均匀不一致和不稳定，保证了最终所得碳毡的优异性能。
[0013]有益效果：本专利技术通过优化碳化处理工艺，严格控制其温度、时间以及升温速度等参数，使所制备的软质保温碳毡体积密度小，体积密度为0.02
‑
0.15g/cm3，低于普通碳毡的密度，同时导热系数为0.05
‑
0.3W/(m
·
K)，孔隙率达30
‑
45％。
[0014]优选地，将所述三聚氰胺泡沫铺或者固定在工装上后置于碳化炉中。
[0015]优选地，所述惰性气体为氮气、氩气中的至少一种。
[0016]作为一个总的的专利技术构思，本专利技术还提供了一种由上述制备方法制备得到的软质保温碳毡。该软质保温碳毡密度小、导热系数低、热场均匀，孔隙率高，有效的保证了其保温性能。
[0017]作为一个总的的专利技术构思，本专利技术还提供了一种上述软质保温碳毡在保温隔热材料中的应用。
[0018]优选地，将所述软质保温碳毡应用于保温炉的保温隔热中。软质保温碳毡作为保温炉隔热毡使用，绝热保温效果好，使炉场温度均匀，有效低炉内热量的扩散。
[0019]本专利技术的优点在于：本专利技术制备软质保温碳毡时，不使用常规的炭纤维经过粘结压制成型，而是直接使用一体化结构三聚氰胺泡沫经一步高温炭化制备得到，整体工艺简单，成本相对较低，且制备的碳毡质软、密度小、导热系数低、热场均匀，孔隙率高，保温性能佳，不易开裂，解决了目前保温炉碳毡使用过程存在的系列问题，可广泛应用于多种领域的保温炉中。
[0020]本专利技术通过优化碳化处理工艺，严格控制其温度、时间以及升温速度等参数，使所制备的软质保温碳毡体积密度小，体积密度为0.02
‑
0.15g/cm3，低于普通碳毡的密度，同时导热系数为0.05
‑
0.3W/(m
·
K)，孔隙率达30
‑
45％。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，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做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。
[0022]下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0023]实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软质保温碳毡的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：在真空或惰性气体氛围下，将三聚氰胺泡沫置于碳化炉中进行碳化处理，冷却后即得所述软质保温碳毡。2.根据权利要求1所述的软质保温碳毡的制备方法，其特征在于：所述三聚氰胺泡沫的密度为0.008
‑
0.03g/cm3。3.根据权利要求1所述的软质保温碳毡的制备方法，其特征在于：所述三聚氰胺泡沫的的厚度为2
‑
10cm。4.根据权利要求1所述的软质保温碳毡的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体包括以下步骤：将三聚氰胺泡沫置于碳化炉中，在真空或惰性气体氛围下，先快速升温至200
‑
250℃，恒温15
‑
60min，然后以0.2
‑
1℃/min的升温速率升温至350
‑
400℃，恒温30
‑
120min，接着以1
‑
5℃/min的升温速率升温至700
‑
750℃，恒温30
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：肖孝天，肖浩，卜宇轩，张明瑜，许帮贵，宋良芬，黄猛，陈强，蒋茹，
申请(专利权)人：安徽弘昌新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：