一種具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種高溫隔熱材料，具體是指一種具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料及 該材料的制備方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著新能源等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的興起，我國"娃材"、"高性能特種陶瓷"等新材料快 速發(fā)展。高溫真空爐是生產(chǎn)新材料的主要設(shè)備，其中隔熱材料是真空爐的重要組成部分，它 占設(shè)備投資的20%左右，其性能直接影響熱場特性和產(chǎn)品質(zhì)量。一般工業(yè)真空爐采用軟質(zhì) 炭拉做隔熱材料，而"娃材"生產(chǎn)不能用軟質(zhì)炭拉。軟質(zhì)炭拉強度低，易產(chǎn)生炭粉塵（娃材 的有害雜質(zhì)）污染材質(zhì)，因此我國"娃材"生產(chǎn)主要采用進口硬質(zhì)"固化炭拉"做隔熱材料， 年用量幾千噸，該不僅大幅度增加設(shè)備投資和生產(chǎn)成本，而且供貨周期長，質(zhì)量問題時有發(fā) 生，該種狀況成為影響我國新材料發(fā)展急待解決的問題。泡沫炭是一種新型高性能高溫隔 熱材料，泡沫炭W廉價炭素材料為基，含碳大于99%，不含陶瓷成分，普通"泡沫炭"和"固化 炭拉"的結(jié)構(gòu)是均質(zhì)的，各部分密度是一致的均質(zhì)的，而高密度泡沫炭（>〇.40g/cm3)防滲 透抗燒蝕，使用壽命長，但熱導(dǎo)率高，保溫性能不好；低密度泡沫炭（〇.14g/cm3)熱導(dǎo)率低， 保溫性能好，但防滲透抗燒蝕性差，使用壽命短，特別是工作溫度高于2000°C，問題更為突 出。泡沫炭制備方法種類繁多，用于制備隔熱材料的方法不多，已知有"CG法"和"LP法"， "CG法"是在常溫或加熱條件下通過化學(xué)或物理發(fā)泡法制得，工藝設(shè)備簡單，但泡孔不均，不 能適用大型制品生產(chǎn)的需要；"LP法"是采用液相，在加熱、加壓條件下能制得孔隙小結(jié)構(gòu) 致密的酪醒樹脂基泡沫炭。LP法工藝流程如下：
[0003]
【主權(quán)項】
1. 一種具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料，其特征在于所述的密度梯度的泡沫炭隔熱材 料由以下重量百分比的原料制成：30~55 %的酚醛樹脂、15~25 %的石墨粉、10~25 %的 石油焦、10~15%的炭黑、10~20%的短炭纖維、8~12%的烏洛托平、3~8%的發(fā)泡劑 (OBSH)和2~6 %的硅油，且泡沫炭隔熱材料的一表面到另一表面之間的密度是呈梯度變 化的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料，其特征在于上述的各原料 混合后的粒度分布是：50目的顆粒為10~25%、100目的顆粒為20~30%、200目的顆粒 為35~45%、250目的顆粒為20~30 %和320目的顆粒為15~25%，其它為余量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料，其特征在于所述的泡 沫炭隔熱材料一側(cè)表面到另一側(cè)表面之間的密度分布是單方向遞減的密度分布、或是由高 密度到低密度再由低密度到高密度的雙方向變化的密度分布結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料的制備方法的步驟 是： 步驟1 : 將所述的原料裝入混料機中，混合攪拌25~40分鐘。 步驟2 : 將混好的原料，裝入模具中，鎖緊后將模具放入鼓風(fēng)烘箱中，所述的鎖緊后的模具具有 氣密性。 步驟3 : 將烘箱溫度加熱升溫至60°C~80°C，保溫60分鐘，再升溫至80°C~120°C并保溫30~ 40分鐘，使物料充分融合、塑化。 步驟4 : 塑化工序后烘箱溫度繼續(xù)升溫至130°C~155°C，保溫30~40分鐘，其間樹脂熔化、發(fā) 泡后初步固化。 步驟5 : 繼續(xù)升溫至180°C~200°C，保溫30~50分鐘，使泡沫炭材料充分固化。 步驟6 : 在N2保護下按如下升溫規(guī)范炭化：
步驟7 : 在氮氣和氬氣保護下，按下列升溫規(guī)范對泡沫炭材料進行高溫處理：
得所述的具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料的制備方法，其特征在于在 步驟6得到的炭化的泡沫炭材料表面粘貼炭纖維布或石墨紙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料的制備方法，其特征在 于在步驟4中，模具的兩表面的升溫速率不同，或模具的兩表面的溫度不同。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有密度梯度的泡沫炭隔熱材料及其制備方法。所述的密度梯度的泡沫炭隔熱材料由以下重量百分比的原料制成：30～55％的酚醛樹脂、15～25％的石墨粉、10～25％的石油焦、10～15％的炭黑、10～20％的短炭纖維、8～12％的烏洛托平、3～8％的發(fā)泡劑(OBSH)和2～6％的硅油，且泡沫炭隔熱材料的一表面到另一表面之間的密度是呈梯度變化的。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)強度好、不掉沫、無污染、隔熱好、防輻射、防滲透、抗燒蝕、使用壽命長且環(huán)保性能好，為一種新型的高溫隔熱材料。
【IPC分類】C04B38-02, C04B35-532
【公開號】CN104774030
【申請?zhí)枴緾N201510145119
【發(fā)明人】史萌, 史鴻俊
【申請人】煙臺凱泊復(fù)合材料科技有限公司
【公開日】2015年7月15日
【申請日】2015年3月30日