一种组合结构全封闭炭陶保温屏及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种组合结构全封闭炭陶保温屏及其制备方法。关键是保温屏为圆筒状，炭/陶材料的内筒(1)与炭/陶材料的外筒(2)之间有复合隔热层(3)，复合隔热层(3)的端部设有圆环状强化盖板(4)。本发明专利技术采用复合材料、组合式结构制备，具有抗高温烧蚀、防热辐射、抗粉化，使用寿命长，实现了大型(或大尺寸)薄壁保温屏的制备。备。备。

【技术实现步骤摘要】
一种组合结构全封闭炭陶保温屏及其制备方法

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[0001]本专利技术涉及一种工业高温炉用的保温材料及制备方法，特别是指可用于单晶硅炉、多晶硅炉和超高温感应电炉(＞1500℃)用的保温材料及其制备方法。

技术介绍
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[0002]光伏发电是我国新能源重点发展的产业，近年来，光伏电池单晶材料快速发展，电池单晶材料是用直接式(CZ法)方法制备，单晶硅拉制炉由四部组成：炉体、发热体、控制系统和设有炭/炭保温筒和炭/炭保温材料的保温系统，其中，保温系统关系到单晶生产质量、热效率、生产成本和节能环保。
[0003]随着晶硅电池片尺寸的增大，单晶硅炉向大型化发展并采用连续拉晶技术，对保温系统的性能(保温性、抗腐蚀性和使用寿命)和制造技术都提出了更高的要求，例如要求炭/炭(C/C)保温筒的直径大于1200mm，同时要求壁厚小于10mm。现有技术的C/C材料预制体
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CVD法制备上述的大型薄壁保温筒十分困难，且生产周期长和制备成本高昂，如采用分体制备部件后整体拼接成型，则工艺复杂、制造周期长，关键是质量难以保证，如采用废料插片拼接法，制备的保温筒有缝隙，影响热效率和保温层的寿命，同时生产过程复杂，制备成本高。在上述的各种制备方法制备的保温筒中的C/C材料在长期的高温使用过程中，存在粉化问题，进而影响保温筒的使用寿命，故制备性能优良的大型薄壁保温筒仍有诸多问题需要解决。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的专利技术目的是公开一种具有优良的综合性能的组合结构全封闭炭陶保温屏及其制备方法。
[0005]实现本专利技术的技术解决方案是：关键是保温屏为圆筒状，炭/陶材料的内筒与炭/陶材料的外筒之间有复合隔热层，复合隔热层的端部设有圆环状强化盖板。
[0006]所述的外筒与复合隔热层之间有第一胶粘结构层，复合隔热层与圆环状强化盖板之间有第二胶粘结构层。
[0007]所述的内筒端部与圆环状强化盖板之间设有连接结构。
[0008]所述的保温屏的制备方法的步骤是：
[0009]a.制备内筒的坯体和外筒的坯体；
[0010]b.在内筒的坯体外壁面制备复合隔热层的预制体；
[0011]c.制备圆环状强化盖板的盖板预制体；
[0012]d.将步骤a、b、c的得品在高温炉内进行高温烧制，得到与内筒一体的复合隔热层、外筒和圆环状强化盖板；
[0013]e.外筒的内壁面涂覆胶粘剂套装于复合隔热层表面，复合隔热层的端部经胶粘剂连接圆环状强化盖板，再经150℃～180℃保温2小时加热固化得到所述的组合结构全封闭炭陶保温屏。
[0014]所述的步骤a中的内筒的坯体和外筒的坯体的制备步骤是：
[0015]a1.将炭纤维布浸入胶液后取出，在90℃～110℃烘干得改性炭纤维预浸布；
[0016]a2.将炭纤维预浸布在缠绕机的不同直径筒状模具上缠绕多层，带模具置入加热炉中等静压固化，得带模具的内筒的坯体和外筒的坯体。
[0017]所述的步骤b中的复合隔热层的预制体的制备步骤是：
[0018]b1.将炭纤维毡浸入改性液后取出，在70℃～90℃烘干，得炭纤维毡预浸毡体；
[0019]b2.将预浸毡体经缠绕机在前述的内筒的坯体上缠绕多层，得到复合隔热层的预制体。
[0020]所述的步骤c中的盖板预制体的制备步骤如下：
[0021]c1.将无序炭纤维浸入胶液后取出，在60℃～90℃烘烤后得到无序炭纤维预浸料；
[0022]c2.上述的无序炭纤维预浸料经过24小时的静置，制备成圆环状，再经加热与压力固化得盖板预制体。
[0023]所述的步骤d的高温烧制是在氮气(N2)保护下高温炉内温度升至1500℃～1800℃，保温4小时，后随炉冷却至150℃～250℃。
[0024]所述的胶液按重量百分比计的组分构成是：
[0025][0026]所述的改性液按重量百分比计的组分构成是：
[0027][0028]所述的胶粘剂按重量百分比计的组分构成是：
[0029][0030]所述的步骤ax的等静压固化过程是：加热炉内抽真空至
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0.098MPa，保压2小时，抽真空率＜50Pa/h，然后用空压机加压，加压介质为空气，加压速率为0.08MPa/min，加压至2.0MPa后保压，同时加热炉内加热升温，升温速率为2℃～7℃/min，升温到180℃～200℃后保温2小时；所述的步骤c2中，将无序炭纤维预浸料制备的圆环状得品置于压力机的模压板上，模压板预热至80℃～110℃，模压板加压并对模压板升温，升温速率为2℃～5℃/min，升温至180℃～200℃，保温2小时，降温至模压板温度为100℃以下得盖板预制体。
[0031]本专利技术公开的上述的技术方案中的保温屏，采用复合材料、组合式结构制备的保温屏，其炭/陶材料的内外筒使保温屏具有抗高温烧蚀、防热辐射、抗粉化，使用寿命长，同时，复合隔热层使保温屏具有保温性能好，热效果高并节能。因此保温屏具有环保性能好，防止污染并降低晶硅炭氧含量和提高晶硅质量。所述的制备方法除确保上述的优点的同时，可以实现保温屏的全封闭的最佳路径，且在降低了制备成本的同时还方便地实现了大型(或大尺寸)薄壁保温屏的制备，故本专利技术的保温屏具有极佳的综合性能。
附图说明：
[0032]图1为本专利技术的实施例的一个断面结构示意图。
具体实施方式：
[0033]结合说明书附图给出本专利技术的具体实施方式的详细描述，需要说明的是对本专利技术的具体实施方式的详细描述是为便于对本专利技术的技术实质的理解，而不应视为是对本专利技术的权利要求的保护范围的限制。
[0034]请参见图1所示的结构，本专利技术的具体实施例的技术解决方案是：保温屏为圆筒状，实际上保温屏还可以是断面为连接的其它形状，例如矩形，视实际需要均可实现，炭/陶材料的内筒1与炭/陶材料的外筒2之间有复合隔热层3，内、外筒(1、2)和复合隔热层3共同构成了保温屏的筒壁，复合隔热层3的端部设有圆环状强化盖板4；上述的内、外筒(1、2)和强化盖板4将复合隔热层3完全包覆，避免了复合隔热层3与高温环境的直接接触，且内、外筒(1、2)和强化盖板4具有极佳的耐高温和抗蚀性能，使所述的保温屏具有隔热保温性能好的同时，使用寿命大幅增加。
[0035]所述的外筒2与复合隔热层3之间有第一胶粘结构层5，复合隔热层3与圆环状强化
盖板4之间有第二胶粘结构层6；通过上述的第一胶粘结构层5和第二胶粘结构层6，使外筒2和强化盖板4与复合隔热层3之间的连接强度进一步的提高，同时可以将外筒2、强化盖板4与复合隔热层3之间可能存在的缝隙完全填充。上述的第一、二胶粘结构层(5、6)是胶粘剂在高温烧制后形成，其自身就是一种具有陶瓷成分的结构层，具有良好的耐热、耐腐蚀和高强度性能。所述的内筒1端部与圆环状强化盖板4之间设有连接结构，该连接结构为卡扣结构或套扣结构，上述的连接结构为一般
的技术，通过连接结构增加了内筒1与强化盖板4之间的连接强度，并实现对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合结构全封闭炭陶保温屏，其特征在于保温屏为圆筒状，炭/陶材料的内筒(1)与炭/陶材料的外筒(2)之间有复合隔热层(3)，复合隔热层(3)的端部设有圆环状强化盖板(4)。2.按权利要求1所述的组合结构全封闭炭陶保温屏，其特征在于所述的外筒(2)与复合隔热层(3)之间有第一胶粘结构层(5)，复合隔热层(3)与圆环状强化盖板(4)之间有第二胶粘结构层(6)。3.按权利要求1或2所述的组合结构全封闭炭陶保温屏，其特征在于所述的内筒(1)端部与圆环状强化盖板(4)之间设有连接结构。4.上述任一权利要求所述的组合结构全封闭炭陶保温屏的制备方法，其特征在于保温屏的制备方法的步骤是：a.制备内筒(1)的坯体和外筒(2)的坯体；b.在内筒(1)的坯体外壁面制备复合隔热层(3)的预制体；c.制备圆环状强化盖板(4)的盖板预制体；d.将步骤a、b、c的得品在高温炉内进行高温烧制，得到与内筒(1)一体的复合隔热层(3)、外筒(2)和圆环状强化盖板(4)；e.外筒(2)的内壁面涂覆胶粘剂套装于复合隔热层(3)表面，复合隔热层(3)的端部经胶粘剂连接圆环状强化盖板(4)，再经150℃～180℃保温2小时加热固化得到所述的组合结构全封闭炭陶保温屏。5.按权利要求4所述的组合结构全封闭炭陶保温屏的制备方法，其特征在于所述的步骤a中的内筒(1)的坯体和外筒(2)的坯体的制备步骤是：a1.将炭纤维布浸入胶液后取出，在90℃～110℃烘干得改性炭纤维预浸布；a2.将炭纤维预浸布在缠绕机的不同直径筒状模具上缠绕多层，带模具置入加热炉中等静压固化，得带模具的内筒(1)的坯体和外筒(2)的坯体。6.按权利要求5所述的组合结构全封闭炭陶保温屏的制备方法，其特征在于所述的步骤b中的复合隔热层(3)的预制体的制备步骤是...

【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：