一种耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法。其步骤是：将玻璃纤维布浸入胶态改性剂后取出，烘烤得改性预浸布；将炭纤维布浸渍于浸渍液后取出，用耐高温塑料薄膜包覆密封加热得浸渍炭纤维布；将多层改性预浸布叠合为改性预浸布坯体并加热固化；将改性预浸布和浸渍炭纤维布交错叠压得叠压坯体并加热固化；将改性预浸布坯体与叠压坯体结合为一体，得复合坯体；将复合坯体置入高温炉内，升温至1500℃～1800℃，保温2～4小时，得耐高温轻质复合陶瓷隔热屏。质复合陶瓷隔热屏。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法

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[0001]本专利技术涉及一种耐高温材料领域，具体是指一种耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法。

技术介绍
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[0002]随着国家发展新能源太阳能光伏发电方针的实施，光伏发电材料单(多)晶硅材料产业飞速发展，C/C热场结构件需求量大幅增加，隔热屏是单晶炉重要的热场结构件，需求量很大，它是以炭纤维为原料，采用化学气相沉积法(CVD)制备。但随着单晶炉向大型化、拉晶技术连续化(单晶拉晶时间大于240小时)发展，对隔热屏性能及其制备技术都提出了新的更高的要求，而前述的常规的CVD法制备的C/C热场结构件已不能满足目前的需求。同时现有的C/C热场结构件还存在若干缺陷，其一是预制体CVD法很难制备大尺寸的薄壁筒形的结构件；其二是C/C材料的结构件在长时间高温下，容易变形，抗腐蚀性能较差，容易粉化，最终使用寿命偏低；其三是目前我国现有和在建的单晶炉有3～5万台，装机的C/C隔热屏为9～15万件，如此大的数量需要3000～5000吨炭纤维用量，如C/C隔热屏的使用寿命降低，更新量也非常巨大的，同时炭纤维价格高，国内资源紧张，导致C/C隔热屏的价格上涨，对光伏材料产业是一个阻碍，并且C/C热场结构件的频繁更换，对生产效率也有巨大的影响。因此，单晶炉内使用的热场结构件的问题需要解决。

技术实现思路
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[0003]本专利技术的专利技术目的是公开一种耐高温、耐腐蚀的轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法。
[0004]本专利技术的技术解决方案是：所述的耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法的步骤如下：
[0005]a.制备玻璃纤维布的胶态改性剂，将玻璃纤维布浸入上述的胶态改性剂后取出，在100℃～110℃烘烤得玻璃纤维布的改性预浸布；
[0006]b.制备炭纤维布的浸渍液，将炭纤维布浸渍于上述的浸渍液后取出，用耐高温塑料薄膜包覆密封，在100℃～120℃加热得炭纤维布的浸渍炭纤维布；
[0007]c.将多层上述的改性预浸布叠合为改性预浸布坯体，并加热固化；
[0008]d.将改性预浸布和浸渍炭纤维布交错叠压得叠压坯体，并加热固化；
[0009]e.将改性预浸布坯体与叠压坯体结合为一体，得复合坯体；
[0010]f.将步骤e的得品复合坯体置入高温炉内，在氩气(Ar)保护下升温至1500℃～1800℃，保温2～4小时，随炉冷却后取出，得所述的耐高温轻质复合陶瓷隔热屏。
[0011]所述的胶态改性剂按重量百分比计的组分的构成是：
[0012][0013][0014]所述的浸渍液按重量百分比计的组分的构成是：
[0015][0016]所述的步骤c和步骤d的加热固化的步骤是：将改性预浸布坯体或叠压坯体置于固化炉中，室温加压到2.0MPa～3.0Mpa，然后在固化炉内加热升温，升温速率为2.0℃/分钟～5.0℃/分钟，升温到180℃～200℃保温保压0.5～2.0小时。
[0017]所述的步骤e中的改性预浸布坯体与叠压坯体均为平面状，经模具的压合为平面状、或曲面状或异型的复合坯体。
[0018]所述的步骤e中将改性预浸布坯体在缠绕机的中空筒状模具上进行多层的缠绕后，再缠绕步骤d的得品叠压坯体，得筒状的复合坯体。
[0019]所述的步骤c的得品改性预浸布坯体中的改性剂按重量百分比计为改性预浸布坯体的重量的40％～50％。
[0020]在复合坯体或筒状的复合坯体的改性预浸布坯体的表面涂覆强化涂层。
[0021]所述的强化涂层按重量百分比计的组分的构成是：
[0022][0023]所述的改性预浸布坯体由5～10层的改性预浸布叠合构成，叠压坯体由10～25层的改性预浸布和10～25层的浸渍炭纤维布交错叠压构成。
[0024]本专利技术公开的上述技术方案或得到陶瓷隔热屏通过对常规的玻璃纤维改性，再经特定的工艺步骤及高温烧制得到大尺寸的整体平面状、曲面状、异型或整体薄壁筒形的隔热件(屏)，该隔热件(屏)经高温烧结后具有陶瓷成分而具有极佳的耐腐蚀性能，在陶瓷成分的保护下玻璃纤维布的纤维丝保持了其抗拉伸性能和强度，同时隔热件(屏)内还有一定量的炭成分，使隔热件(屏)具有耐高温性能。本专利技术的隔热件(屏)较之现有技术的C/C材料的热场结构件不仅使隔热件(屏)大型化，还具有高强度，尤为是大幅降低了制造成本和延长了隔热件(屏)的使用寿命，对使用方还具有更多的经济效益和提高单晶炉的使用效率。
具体实施方式：
[0025]下面详细给出本专利技术的具体实施例的技术解决方案，需要说明的是本专利技术的具体实施方式的描述是为便于对本专利技术的
技术实现思路
的全面了解，而不应视为是对本专利技术的权利要求保护范围的限制。
[0026]本专利技术的具体实施例的技术解决方案是：a.制备玻璃纤维布的胶态改性剂，将玻璃纤维布浸入胶上述的态改性剂后取出，在100℃～110℃烘烤得玻璃纤维布的改性预浸布；b.制备炭纤维布的浸渍液，将炭纤维布浸渍于上述的浸渍液后取出，用耐高温塑料薄膜包覆密封，在100℃～120℃加热得炭纤维布的浸渍炭纤维布；c.将多层上述的改性预浸布叠合为改性预浸布坯体，并加热固化；d.将改性预浸布和浸渍炭纤维布交错叠压得叠压坯体，并加热固化；e.将改性预浸布坯体与叠压坯体结合为一体，得复合坯体；f.将步骤e的得品复合坯体置入高温炉内，在氩气(Ar)保护下升温至1500℃～1800℃，保温2～4小时，随炉冷却后取出，得所述的耐高温轻质复合陶瓷隔热屏。
[0027]上述的步骤a中所述的胶态是指改性剂的物理状态，具有一定的流动性或可塑性的状态，并具有一定的粘性，玻璃纤维布浸入改性剂后，改性剂渗入玻璃纤维布内，并附着于玻璃纤维布的两个表面，在烘烤后，改性剂的部分可挥发物逸出，使附着力增加得到改性预浸布。炭纤维布浸渍于浸渍液后，浸渍液渗透入炭纤维布内部，在100℃～120℃加热时，由于有塑料薄膜密封，减少了挥发物的挥发，使浸渍液与炭纤维布进一步融合与相互渗透，并增加浸渍液的塑性，得浸渍炭纤维布。上述的步骤c和步骤d中的改性预浸布坯体和叠压坯体均需要在加热炉内加热固化，该加热固化可以在步骤c和步骤d中分别进行，也可一次性的同时进行加热固化以简化工艺和节约能源，在加热固化中，改性预浸布坯体中的可挥发物有部分被挥发逸出，同时胶态改性剂的各组分之间进一步地融合，同样叠压坯体中的
可挥发物也逸出，浸渍液的各组分之间同样进一步地融合和相互渗透。在上述的步骤e中将改性预浸布坯体与叠压坯体结合为一体得复合坯体，在结合时，对改性预浸布坯体与叠压坯体施加一个外力以提高两者的结合力，促进两者的界面的相互融合，或可在施加外力的同时加热以提高结合程度。在步骤f中，在升温过程和达到1500℃～1800℃的保温过程，胶态改性剂和浸渍液自身的各组分进行复杂的高温化学反应的同时，还分别与玻璃纤维布的纤维丝和炭纤维布的炭纤维丝发生界面反应，经过试验检测，上述的改性剂生成以陶瓷成分为主要成分的材料，浸渍液生成部分陶瓷成分、部分炭与炭纤维结合的C/C材料，也就是说在高温烧制后得到的本专利技术的耐高温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法，其特征在于隔热屏的制备方法的步骤如下a.制备玻璃纤维布的胶态改性剂，将玻璃纤维布浸入胶上述的态改性剂后取出，在100℃～110℃烘烤得玻璃纤维布的改性预浸布；b.制备炭纤维布的浸渍液，将炭纤维布浸渍于上述的浸渍液后取出，用耐高温塑料薄膜包覆密封，在100℃～120℃加热得炭纤维布的浸渍炭纤维布；c.将多层上述的改性预浸布叠合为改性预浸布坯体，并加热固化；d.将改性预浸布和浸渍炭纤维布交错叠压得叠压坯体，并加热固化；e.将改性预浸布坯体与叠压坯体结合为一体，得复合坯体；f.将步骤e的得品复合坯体置入高温炉内，在氩气(Ar)保护下升温至1500℃～1800℃，保温2～4小时，随炉冷却后取出，得所述的耐高温轻质复合陶瓷隔热屏。2.按权利要求1所述的耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法，其特征在于所述的胶态改性剂按重量百分比计的组分的构成是：态改性剂按重量百分比计的组分的构成是：3.按权利要求1或2所述的耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法，其特征在于所述的浸渍液按重量百分比计的组分的构成是：4.按权利要求3所述的耐高温轻质复合陶瓷隔热屏的制备方法，其特征在于所述的步骤c和步骤d的加热固化的步骤是：将改性预浸布坯体或叠压坯体置于固化炉中，室温加压到2.0MPa～...

【专利技术属性】
技术研发人员：史萌，
申请(专利权)人：烟台凯泊复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：