一种硬质碳纤维毡复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硬质碳纤维毡复合涂层及其制备方法，属于碳纤维技术领域，将乙二醇和酚醛树脂按比例混合后，再按比例依次加入石墨粉、胶体石墨粉、炭黑，搅拌均匀作为一次涂层料；将乙二醇、酚醛树脂、胶体石墨粉、石墨粉、短纤维按比例混合，搅拌均匀作为二次涂层料。本发明专利技术提供一种硬质碳纤维毡复合涂层及其制备方法，较常规涂层不仅寿命是其2

【技术实现步骤摘要】
一种硬质碳纤维毡复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于碳纤维
，具体涉及一种硬质碳纤维毡复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维作为一种纤维状材料具有低密、高强、高模、耐烧蚀及抗腐蚀性，同时纤维状的特性又具有较高的可编织性能；高性能类别的碳纤维多用于航空航天、国防军工及半导体高端装备制造业领域；通用类别的碳纤维因其较高的比强度、比模量及低密耐高温等特性被广泛应用于环保、体育、民用工业以及光伏半导体隔热领域。
[0003]随着国家新一轮政策调整碳中和概念快速提上日程，极大的促进了光伏、风能、氢能等领域的发展；在光伏及半导体领域其产品制备过程不仅要求炉体环境具有极高的洁净度，同时要求炉体隔热层具有耐高温及优良的隔热性能；而碳纤维及其复合材料不仅具有极高的纯度同时兼备良好的隔热性能。
[0004]硬质碳纤维毡以其优异的耐高温保温特性及高纯度，在特殊热场尤其是光伏单晶、多晶热场中被广泛使用。硬质碳纤维毡的唯一缺点是在长时间使用过程中因炉内气氛腐蚀造成表面掉灰、掉渣造成产品污染，产品强度及其寿命大幅度降低；优良表面涂层不仅阻隔硬毡自身掉灰、掉渣及杂质外溢，同时极大延长其使用寿命。
[0005]基于上述内容，提出一种硬质碳纤维毡复合涂层及其制备方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是解决现有碳纤维毡表面涂层易掉灰、掉渣，或采用表面沉积SiC、Si3N4处理时间长造成生产效率低下等问题，而提供一种硬质碳纤维毡复合涂层及其制备方法。
[0007]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0008]一种硬质碳纤维毡复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)将乙二醇、酚醛树脂、石墨粉、胶体石墨粉、炭黑混合后搅拌均匀作为一次涂层料；在碳纤维毡表面均匀涂刷一次涂层料后，经过高温碳化热处理在碳纤维毡表面形成致密化基体，获得一次涂层；
[0010](2)将乙二醇、酚醛树脂、胶体石墨粉、石墨粉、短纤维按比例混合，搅拌均匀作为二次涂层料；对所述一次涂层表面打磨、光抛后，在一次涂层表面均匀涂刷二次涂层料，再次经过高温碳化石墨化热处理在表面形成致密化保护膜，即获得硬质碳纤维毡复合涂层。
[0011]进一步地，所述步骤(1)中的一次涂层料，乙二醇、酚醛树脂、石墨粉、胶体石墨粉、炭黑的混合质量比为(5
‑
10)：(2
‑
10)：(0.5
‑
1)：(0.5
‑
1)：(0.05
‑
0.5)。
[0012]进一步地，所述一次涂层料中使用的石墨粉包括粒径位于200um以下的石墨粉和粒径位于200um以上的石墨粉，两种粒径的石墨粉质量比为(0.5
‑
1)：(0.5
‑
1)。
[0013]进一步地，所述步骤(2)中的二次涂层料，乙二醇、酚醛树脂、胶体石墨粉、石墨粉、
短纤维的混合质量比为(0.5
‑
1)：(0.2
‑
0.7)：(3
‑
4)：(4
‑
5)：(0.5
‑
1)。
[0014]进一步地，所述二次涂层料中使用的石墨粉粒径小于200um，所述短纤维为长度为0.1
‑
5mm。
[0015]进一步地，所述步骤(1)或(2)中的搅拌均为真空下搅拌，其真空度为2000
‑
8000pa、搅拌速率为10
‑
80r/min、搅拌时间10
‑
60min。
[0016]进一步地，所述一次涂层料的高温碳化温度为1400
‑
1600℃、热处理时间2
‑
4h。
[0017]进一步地，所述二次涂层料的高温碳化石墨化温度为2000
‑
2350℃、热处理时间2
‑
4h。
[0018]本专利技术还提供了一种由上述制备方法制成的硬质碳纤维毡复合涂层。
[0019]本专利技术原理：复合涂层的形成过程主要是通过树脂作为粘接剂在复合材料表面附着一层碳纤维短丝，一次涂层料通过炭黑增强，以石墨粉、炭黑和酚醛树脂为基体高温后获得一次覆盖面，同时酚醛树脂在碳纤维复合材料具有较好的粘结性确保炭黑和石墨粉不至于脱落；二次涂层料通过石墨粉和短纤维在酚醛树脂的粘接下不仅能够有效保证粘接效果同时碳纤维作为骨架可以有效提高表面附着力和表面强度，进一步提高复合材料表面硬度及防止掉灰现象。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021]1、本专利技术复合涂层较常规涂层不仅寿命是其2
‑
3倍，短纤维引入和粗细石墨粉选型及炭黑骨架增强确保了其强度的同时解决了产品掉渣、掉灰的问题，阻隔产品中杂质的溢出。
[0022]2、在达到同样效果的同时，较沉积涂层，本专利技术制备工艺简单，操作部分均可在常温下进行；制备时间短、制备过程可控；能耗较沉积法降低80
‑
120％。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的硬质碳纤维毡复合涂层制备流程图；
[0024]图2是本专利技术实施例2中硬质碳纤维毡复合涂层(右)与常规涂层电镜图。
具体实施方式
[0025]下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
[0026]一、材料
[0027]本专利技术所用方法如无特别说明均为本领域的技术人员所知晓的常规方法，所用的试剂等材料，如无特别说明，均为市售购买产品。
[0028]二、具体实施例
[0029]2.1实施例1
[0030]A、一次涂层料制备，乙二醇：酚醛树脂：石墨粉：胶体石墨粉：炭黑按8：5：0.6：0.6：0.1质量份额比例依次加入搅拌容器中；搅拌时间30min、搅拌速率30r/min、真空度3000pa获得匀质相涂层料；均匀涂敷在硬质碳纤维毡表面；在真空环境下高温碳化，碳化温度1600℃、3h，经打磨、光抛获得一次处理胚体；
[0031]B、二次涂层料制备，乙二醇：酚醛树脂：胶体石墨粉：石墨粉：短纤维按0.8：0.4：3.2：4.3：0.6质量份额比例依次加入搅拌容器中，搅拌时间30min、搅拌速率30r/min、真空度3000pa获得匀质相涂层料；均匀涂敷在一次处理胚体表面，在真空环境下高温碳化石墨化处理，处理温度2200℃、4h获得二次涂层成品，其寿命是常规一次涂层的2倍、整体能耗和时间成本较沉积法节省85％。
[0032][0033]注：常规涂层的方式是在碳纤维表面涂刷一层碳化硅系列液态料，未经过高温热处理。
[0034]2.2实施例2
[0035]A、一次涂层料制备，乙二醇：酚醛树脂：石墨粉：胶体石墨粉：炭黑按7.8：5.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬质碳纤维毡复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将乙二醇、酚醛树脂、石墨粉、胶体石墨粉、炭黑混合后搅拌均匀作为一次涂层料；在碳纤维毡表面均匀涂刷一次涂层料后，经过高温碳化热处理在碳纤维毡表面形成致密化基体，获得一次涂层；(2)将乙二醇、酚醛树脂、胶体石墨粉、石墨粉、短纤维混合后搅拌均匀作为二次涂层料；对所述一次涂层表面打磨、光抛后，在一次涂层表面均匀涂刷二次涂层料，再次经过高温碳化石墨化热处理在表面形成致密化保护膜，即获得硬质碳纤维毡复合涂层。2.根据权利要求1所述的一种硬质碳纤维毡复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的一次涂层料，乙二醇、酚醛树脂、石墨粉、胶体石墨粉、炭黑的混合质量比为(5
‑
10)：(2
‑
10)：(0.5
‑
1)：(0.5
‑
1)：(0.05
‑
0.5)。3.根据权利要求2所述的一种硬质碳纤维毡复合涂层的制备方法，其特征在于，所述一次涂层料中使用的石墨粉包括粒径位于200um以下的石墨粉和粒径位于200um以上的石墨粉，两种粒径的石墨粉质量比为(0.5
‑
1)：(0.5
‑
1)。4.根据权利要求1所述的一种硬质碳纤维毡复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的二次涂层料，乙二醇、酚醛树脂、胶体石墨粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣华，路良，陈新华，
申请(专利权)人：江苏米格新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：