[发明专利]一种复合碳纤维隔热材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种复合碳纤维隔热材料的制备方法。本发明制备的复合碳纤维隔热材料，采用复合碳纤维材料，提升了隔热材料的耐高温性能，采用特定工艺及参数，使得隔热材料的密度低、导热系数低、热容量小、机械性能高。

主权项

一种复合碳纤维隔热材料的制备方法，该方法包括如下步骤：（1）制备碳纤维复合材料在真空条件下，将碳纤维放入2150℃‑2225℃环境中锻烧2‑3h，将锻烧后的碳纤维基体用硝酸和硫酸的混合溶液在50‑70℃浸泡50‑80min，接着用去离子水冲洗至中性，最后烘干待用；取10‑12mL复合催化剂，加入浓度为2mol/L的氨水90‑120mL，再加入30‑50mL无水乙醇，搅拌使其混合均匀；将的混合溶液转移到高压反应釜中，将所得的碳纤维预制体放入釜中浸渍8‑10h；将反应釜浸入120‑140℃的油浴中反应2‑3h；用冷水对反应釜急冷，使其温度降至室温，取出碳纤维预制体，在不断翻动的情况下阴干； 将所得的试样转入真空碳管炉中锻烧、还原，得加载有金属催化剂Ni颗粒的碳纤维预制体；将所得碳纤维预制体装载在真空碳管炉中，进行沉积增密，其中，主要工艺参数为：温度1200‑1300℃，管道天然气气体流量范围为5‑7L，气氛压力控制为1.5‑2KPa，沉积时间为50‑60h；将所得沉积增密后的样品在2200‑2250℃温度下高温石墨化处理2h‑3h，自然冷却后得到复合碳纤维材料；（2）对复合碳纤维进行剪切处理，得到长度为1‑3mm的短纤维和长度为10‑20mm的长纤维，然后将所述短纤维和长纤维按质量比(1‑3)∶1混合均匀，得到混合纤维； （3）将分散剂和水混合均匀，得到分散液；所述分散液中分散剂的质量百分含量为1‑2％；将所述混合纤维和所述分散液混合均匀，得到浆料；所述浆料中混合纤维的质量百分含量为5‑10％；（4）对所述浆料进行第一真空抽滤成型，得到坯料，然后将粘结剂浇注在所述坯料上，进行第二真空抽滤成型，得到成型品；所述第一真空抽滤成型和第二真空抽滤成型的真空度均为0.01Mpa‑0.05MPa，所述第一真空抽滤成型和第二真空抽滤成型的时间均为1020min，所浇注的粘结剂的质量为混合纤维质量的1‑3倍；（5）对所述成型品进行固化处理，所述固化处理的具体过程为：将所述成型品先在温度为80‑90℃的条件下保温2‑3h，然后升温至110‑120℃后保温1‑3h，之后升温至150‑180℃后保温6‑8h，最后自然冷却至25℃室温；（6）对固化处理后的成型品进行碳化‑高温处理，得到高温炉用硬化保温材料；所述碳化‑高温处理为碳化和高温相结合的处理工艺，具体过程为：将固化处理后的成型品先在温度为150‑200℃的条件下保温5‑10h，再升温至600‑800℃后保温3‑5h，然后升温至900‑1000℃后保温5‑10h，之后升温至1800‑2000℃后保温5‑10h，最后自然冷却至25℃室温。