一种利用废弃纤维制作的复合保温材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种利用废弃纤维制作的复合保温材料及制造这种复合保温材料的方法，应用于高温炉体上的绝热材料领域，复合保温材料包括基础原料和辅料，所述基础原料是废弃纤维原料，所述基础原料是经过高温煅烧后可以碳化的纤维材料；所述辅料包括石墨、粘合剂和树脂，所述废弃纤维原料为聚丙烯氰纤维、沥青纤维、粘胶纤维、预氧丝、酚醛纤维、碳纤维、石墨纤维、木质纤维和棉纤维的其中一种或其中多种组成。依照本发明专利技术的材料和方法制成的复合保温材料，具有更细的纤维直径，更小的导热系数，更好的耐烧蚀性，更高的纯度；由于采用废弃纤维来制作，降低了成本，提高企业的效益和产品的竞争力。

【技术实现步骤摘要】
一种利用废弃纤维制作的复合保温材料及其制造方法
本专利技术涉及一种复合保温材料的应用，具体涉及一种采用废弃纤维制作的复合保温材料以及这种复合保温材料的加工制造方法。
技术介绍
保温材料被广泛的应用于玻璃、热处理、航空航天、钢铁、电力、太阳能、半导体等行业设备需要保温的领域，主要用在炉子的壳体中。但随着产品应用范围的扩大和普及，对炉体设备的性能和结构要求越来越苛刻，越来越复杂，包括要求具备更高的处理温度、更高的处理纯度、更大的体积、更轻的重量、更高的功率和其它技术优点。例如在电子、电气元件或者高功率的光学器件的制造过程中，需要更大的尺寸，更高的纯度，那么对生产这些晶体的炉体就提出更高的要求，这样对炉体的保温材料就提出了更苛刻、更可靠的要求。如果炉子热场的温度、纯度、体积不能满足要求，那么不管用再好的原料也生产不出满足要求的产品，而这其中最关键的就是热场保温材料的选择。现有技术的保温材料主要采用国产氰纶作为主要原料，用这种原料制造的保温材料具有明显的问题和局限性：1、密度大，相同尺寸的情况下，热容大，自身对热量的消耗大，耗能。而且整个热场的相对较重，安装和拆卸劳动强度大。2、保温效果差，由于采用的纤维直径为15微米左右，在形同体积密度的情况下，热通道短，这样保温效果自然就差，从而给设备热工设计带来了无法逾越的屏障(如炉子温度设计不高，体积设计不大)。3、耐烧蚀性差，由于自身纤维纯度不高，在高温热冲击过程中，耐受性差。基于现有技术的保温材料以上几种性能和生产工艺的缺点，因此一种性价比高、物美价廉的保温材料就为设备保温领域所需求。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种复合保温材料，以解决现有技术的耗能、保温效果差、耐烧蚀性差的技术问题。本专利技术的又一目的是提供一种复合保温材料的制造方法，以解决现有技术耗能、保温效果差、耐烧蚀性差的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，应用于高温炉体上的绝热材料领域，包括基础原料和辅料，所述基础原料是废弃纤维原料，所述基础原料是经过高温煅烧后可以碳化的纤维材料；所述辅料包括石墨、粘合剂和树脂。依照本专利技术较佳实施例所述的一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，所述废弃纤维原料为聚丙烯氰纤维、沥青纤维、粘胶纤维、预氧丝、酚醛纤维、碳纤维、石墨纤维、木质纤维和棉纤维的其中一种或其中多种组成。依照本专利技术较佳实施例所述的一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，所述粘合剂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、脲醛树脂、有机硅树脂、亚克力树脂、橡胶类材料和四氟乙烯树脂等胶粘剂的其中一种或其中多种组成；所述石墨为石墨、纳米石墨、鳞片石墨、石墨烯、热解碳、热解石墨、碳纳米管等其中一种或多种组成。依照本专利技术较佳实施例所述的一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，所述废弃纤维原料为沥青基、PAN基、粘胶基和酚醛基的其中一种；所述废弃纤维原料的形状为长纤维、短纤维、研磨纤维、布、毡和纸的其中一种或其中多种组成。依照本专利技术较佳实施例所述的一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，所述复合保温材料的密度是成阶梯密度的。依照本专利技术较佳实施例所述的一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，所述复合保温材料的传热方向和导热系数是可调节性的。一种利用废弃纤维制作复合保温材料的制造方法，包括：步骤1：将废弃纤维原料进行表面处理、破碎处理及分散处理；步骤2：将处理后的纤维原料与辅料混合分散于水中；步骤3：将混合后的材料均匀搅拌；步骤4：将搅拌后的材料通过模具过滤，成型为胚体；步骤5：将过滤后成型的胚体浸润树脂步骤6：把浸润树脂后的胚体固化，干燥步骤7：把干燥的胚体放入真空炉内煅烧碳化；步骤8：把碳化的胚体放入真空炉内煅烧石墨化。依照本专利技术较佳实施例所述的制造方法，步骤4装模成型的坯体形状可以是长方体、圆柱体等几何形状的其中一种。依照本专利技术较佳实施例所述的制造方法，所述煅烧是在真空炉或惰性气氛保护下进行的高温煅烧。由于采用了以上的技术使得本专利技术相比现有技术，具有以下的优点和积极效果：第一、依照本专利技术的材料和方法制成的复合保温材料，由于采用废弃纤维来制作，降低了成本，提高企业的效益和产品的竞争力；第二、本专利技术的复合保温材料具有更细的纤维直径，更小的导热系数，更好的耐烧蚀性，更高的纯度；而且采用的材料具有传热各向异性的特点，所以设计出的复合保温材料具有定向传热功能，而且热导系数可以根据需要来设计；第三、使用这种复合保温材料使炉子在相同功率的情况下获得更高的温度，也可以使得炉子使用较小的功率获得更高的温度，这样起到节能降耗的作用；第四、使用这种复合保温材料使得炉内的气氛获得更高的纯度，从而保证晶体生长的纯度，提高产品质量；第五、本专利技术的复合保温材料在常温有氧环境中是惰性的，在最常见的环境中不会被氧化或腐蚀。而且质轻，密度可以阶梯设计，有利于热场环境的清洁和烧蚀需要。附图说明图1为石墨烯单层结构示意图；图2为本专利技术的一种采用废弃碳纤维制造复合保温材料的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的几个优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。本专利技术的核心思想在于，采用废弃纤维作为原料既爱护环境又降低成本，此外热导率和导热方向可以调节和设计，而且密度可以根据需要阶梯分布或局部不同，这样的作法，可以根据需要调整保温材料的耐烧蚀性。尤其是填充了石墨、纳米石墨、鳞片石墨、石墨烯、热解碳、热解石墨、碳纳米管等其中一种或多种原材料的复合产品；这种填料的耐热性很高，最高可以达到3000℃。另外，这种填料具有很高的纯度，并且可以降低生产成本。本专利技术采用一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，应用于高温炉体上的绝热材料领域，复合保温材料包括基础原料和辅料，所述基础原料是废弃纤维原料，是经过高温煅烧后可以碳化的纤维材料；所述废弃纤维原料可以是聚丙烯氰纤维、沥青纤维、粘胶纤维、预氧丝、酚醛纤维、碳纤维、石墨纤维、木质纤维和棉纤维的其中一种或其中多种组成。所述辅料包括石墨、粘合剂和树脂；而所述粘合剂可以是环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、脲醛树脂、有机硅树脂、亚克力树脂、橡胶类材料和四氟乙烯树脂等胶粘剂的其中一种或其中多种组成；而所述石墨为石墨、纳米石墨、鳞片石墨、石墨烯、热解碳、热解石墨、碳纳米管等其中一种或多种组成。另外，前面提到的废弃纤维原料可以是沥青基、PAN基、粘胶基和酚醛基的其中一种；而石墨纤维的形状可以是长纤维、短纤维、研磨纤维、布、毡和纸的其中一种或其中多种组成。而做出来的复合保温材料的密度可以根据要求设计成阶梯密度，在需要耐烧蚀性好的地方密度设计高一点。碳纤维、石墨纤维是一种特殊的材料，应用在保温材料中的碳纤维或石墨纤维，经过刀具或气体破碎机破碎处理的短纤维、纤维粉体或两者的混合，这种材料在纤维直径方向和纤维长度方向的导热系数具有很大的差异性，在高精度显微镜下是液晶结构，具有性能的各向异性，而且其纤维直径为7微米，较国产氰纶纤维直径的15微米来的小。值得注意的是，由于这种材料在性能上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，应用于高温炉体上的绝热材料领域，其特征在于，包括基础原料和辅料，所述基础原料是废弃纤维原料，所述基础原料是经过高温煅烧后可以碳化的纤维材料；所述辅料包括石墨、粘合剂和树脂。

【技术特征摘要】
1.一种利用废弃纤维制作的复合保温材料，应用于生产晶体的高温炉体上的绝热材料领域，其特征在于，包括基础原料和辅料，所述基础原料是经过高温煅烧后可以碳化的废弃纤维原料；所述辅料包括石墨、粘合剂和树脂；所述废弃纤维原料为聚丙烯氰纤维、沥青纤维、粘胶纤维、预氧丝、酚醛纤维、木质纤维和棉纤维中的一种或多种；所述复合保温材料的密度是成阶梯密度的；所述复合保温材料的传热方向和导热系数是可调节性的；所述复合保温材料的制造方法，包括：步骤1:将废弃纤维原料进行表面处理、破碎处理及分散处理；步骤2：将处理后的废弃纤维原料和辅料分散于水中；步骤3：将混合后的材料均匀搅拌；步骤4：将搅拌后的材料通过模具过滤，成型为胚体；步骤5：将过滤后成型的胚体浸润树脂；步骤6：把浸润树脂后的胚体固化，干燥；...

【专利技术属性】
技术研发人员：申富强，
申请(专利权)人：上海骐杰碳素材料有限公司，
类型：发明
国别省市：