一种碳碳器具及其制备方法技术

本申请涉及碳纤维材料体技术领域，特别涉及一种碳碳器具及其制备方法，包括

【技术实现步骤摘要】
一种碳碳器具及其制备方法


[0001]本申请涉及碳纤维材料体
，特别涉及一种碳碳器具及其制备方法
。

技术介绍

[0002]碳碳器具通常采用碳碳复合材料制得，相较于石墨器具，具有强度高
、
寿命长等特点，在热场应用中具有良好表现
。
传统的碳碳器具生产方法通常采用网胎碳布层叠的方式针刺板材，浸胶，然后采用固定的热压模具压制定型，形成器具胚体，进而形成碳碳器具
。
该方法相对简单，可批量生产，但网胎碳布之间采用针刺方式连接，纵向结合强度较差，通过模具压制时，由于受力不均，容易导致开裂，并且生产周期较长，生产成本过高；对于埚托等圆形器具，往往需要裁切方形板材，造成原材料浪费；此外，针对较厚器具，如厚度达到
30mm
以上的埚托等，上述方法制得的器具内部密度过低，存在大量气孔，易被腐蚀，降低使用寿命
。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的上述问题，本申请提供一种碳碳器具及其制备方法，能够有效提升原材料利用率，提升产品整体密度的均匀性，解决加工过程中的开裂问题，同时降低生产周期
。
具体技术方案如下：
[0004]一方面，本申请提供一种碳碳器具的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S10
：提供短切碳纤维；
[0006]S20
：对所述短切碳纤维施加树脂溶液，干燥后得到硬化的碳纤维材料；
[0007]S30
：将所述硬化的碳纤维材料磨碎，得到碳纤维材料颗粒；
[0008]S40
：将所述碳纤维材料颗粒
、
酚醛树脂和固化剂混合，并对混合物造粒，得到碳纤维树脂颗粒；
[0009]S50
：将所述碳纤维树脂颗粒加入器具模具，热压固化，成型为器具坯体；
[0010]S60
：基于所述器具胚体形成石墨化的器具胚体，并将所述石墨化的器具胚体加工为碳碳器具
。
[0011]一种可能的实施方式中，所述
S10
包括：将碳纤维角料短切至预设长度，然后除胶
、
分散后得到所述短切纤维；
[0012]所述短切纤维满足下述特征中的至少其一：
[0013]所述预设长度为
0.5
‑
3cm
；
[0014]所述短切纤维的单束纤维直径为
0.1
‑
0.3mm。
[0015]一种可能的实施方式中，所述碳纤维材料颗粒的粒径为
0.5
‑
2mm。
[0016]一种可能的实施方式中，所述
S40
中采用的碳纤维材料颗粒由至少两种粒径范围的碳纤维材料颗粒混合而成
。
[0017]一种可能的实施方式中，所述至少两种粒径范围包括下述粒径范围：
0.5
‑
1mm
，1‑
1.5mm
和
1.5
‑
2mm
；
[0018]0.5
‑
1mm
，1‑
1.5mm
和
1.5
‑
2mm
的三种粒径范围的碳纤维材料颗粒的重量比为2～
4:3
～
6:2
～
4。
[0019]一种可能的实施方式中，所述
S50
中的热压固化条件包括：
[0020]固化压力为
10
‑
30MPa
；
[0021]固化温度为
140
‑
180℃。
[0022]一种可能的实施方式中，所述
S50
中的热压固化条件还包括：
[0023]在热压固化的过程中提供震动，震动频率为
30
‑
60Hz。
[0024]一种可能的实施方式中，所述碳纤维材料颗粒
、
所述酚醛树脂和所述固化剂的重量比为6～
8:1
～
3:0.5
～
2。
[0025]一种可能的实施方式中，所述
S60
包括：
[0026]S61
：对所述器具胚体进行碳化
、
增密和石墨化处理，得到石墨化的器具胚体，碳化后的器具胚体的密度大于等于
1.25g/cm3
；
[0027]S62
：将所述石墨化的器具胚体加工为成品尺寸，并进行表层致密化处理，得到所述碳碳器具
。
[0028]另一方面，本申请提供一种碳碳器具，所述碳碳器具采用上述碳碳器具的制备方法制得
。
[0029]另一方面，本申请提供一种上述的碳碳器具的应用，所述碳碳器具应用于热场环境中的容器或支撑件
。
[0030]另一方面，本申请提供一种碳碳埚托，所述碳碳埚托采用上述的碳碳器具的制备方法制得
。
基于上述技术方案，本申请具有以下有益效果：
[0031]本申请的技术方案对短切碳纤维施加树脂溶液，干燥后得到硬化的碳纤维材料，采用短纤以在满足产品强度需求的同时扩大原材料获取范围，能够采用碳纤维角料生产，降低生产成本，并且对短纤进行硬化处理，能够避免纤维抱团问题，降低生产难度；然后，将所述硬化的碳纤维材料磨碎，得到碳纤维材料颗粒；将所述碳纤维材料颗粒
、
酚醛树脂和固化剂混合，并对混合物造粒，得到碳纤维树脂颗粒；进而将所述碳纤维树脂颗粒加入器具模具，热压固化，成型为器具坯体；基于所述器具胚体形成石墨化的器具胚体，并将所述石墨化的器具胚体加工为碳碳器具；如此，通过短纤颗粒与树脂混合造粒
、
压制，避免内部产生应力，同时提高产品的致密性和均一性，避免产品加工过程中的开裂问题，提升产品的力学性能和抗蚀性能，并且能够降低生产周期，提升原料利用率，进一步降低生产成本
。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍
。
显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图
。
图1是本申请实施例提供的一种碳碳器具的制备方法的方法流程示意图
。
具体实施方式
[0033]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例
。
基于
本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围
。
[0034]对于以下定义的术语，除非在权利要求书或本说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种碳碳器具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤
:S10:
提供短切碳纤维；
S20:
对所述短切碳纤维施加树脂溶液，干燥后得到硬化的碳纤维材料；
S30:
将所述硬化的碳纤维材料磨碎，得到碳纤维材料颗粒；
S40:
将所述碳纤维材料颗粒
、
酚醛树脂和固化剂混合，并对混合物造粒，得到碳纤维树脂颗粒；
S50:
将所述碳纤维树脂颗粒加入器具模具，热压固化，成型为器具坯体；
S60:
基于所述器具胚体形成石墨化的器具胚体，并将所述石墨化的器具胚体加工为碳碳器具
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述
S10
包括
:
将碳纤维角料短切至预设长度，然后除胶
、
分散后得到所述短切纤维；所述短切纤维满足下述特征中的至少其一
:
所述预设长度为
0.5
‑
3cm
；所述短切纤维的单束纤维直径为
0.1
‑
0.3mm。3.
根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述碳纤维材料颗粒的粒径为
0.5
‑
2mm。4.
根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述
S40
中采用的碳纤维材料颗粒由至少两种粒径范围的碳纤维材料颗粒混合而成
。5.
根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于，所述至少两种粒径范围包括下述粒径范围
:0.5
‑
1mm
，1‑
1.5mm
和
1.5
‑
2mm<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，甘晶晶，谭俊文，
申请(专利权)人：浙江德鸿碳纤维复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：