一种硬质碳纤维保温毡表面涂层及其制备方法与流程

本发明涉及保温材料，具体涉及一种硬质碳纤维保温毡表面涂层及其制备方法。

背景技术：

1、碳纤维硬毡是一种新型的高温隔热保温材料，具有低导热系数、低热容量、低密度、耐高温、耐热冲击、可加工性好等优异性能，广泛应用于半导体、光伏、航空航天、能源化工等诸多行业。随着半导体、太阳能光伏产业的高速发展，市场对sic、gan、单晶硅等半导体的需求急速增长，作为一种重要的高温炉热场隔热保温材料，优质的硬质碳纤维保温毡需求量也同时到达了前所未有的高度。

2、然而，在工业生产过程中大多数高温炉(如单晶硅生长炉、气氛烧结炉等)大多采用惰性气体进行炉温冷却，而高温炉内的颗粒性物质会随着气流冲刷保温材料的表面，导致碳纤维保温毡受到高速粒子流的冲刷，从而使碳毡表面产生大量的磨损；此外，在单晶硅生长炉内还存在着大量的硅蒸气，其在高温下会与碳纤维发生反应，逐渐腐蚀碳纤维保温毡，会严重降低硬质碳纤维保温毡的使用寿命。

3、目前的解决方案大多数是在硬质碳纤维保温毡表面贴一层石墨纸或者刷涂一层碳化硅涂层、碳涂层等，防止硅蒸汽向碳毡内部扩散，也防止断裂的碳纤维掉落在高温炉内生长的单晶硅等样品表面。然而石墨纸与硬质碳纤维保温毡的结合强度通常比较低，并且在经历反复升温降温循环后，石墨纸容易发生破损脱落，导致保温效果和碳毡寿命受到影响。而目前采取刷涂的碳化硅涂层、碳涂层这一方法保护碳毡其大多数采用单一的粘结剂，比如环氧树脂、pva、硅溶胶等，在长期使用后由于粘结强度较低，会导致部分涂层脱落或者涂层表面粉末掉落，污染炉内样品。

技术实现思路

1、本发明的目的就是解决上述技术的不足，在硬质碳纤维毡表面制备出能够满足半导体、光伏等特殊行业生产要求的硬质碳纤维保温毡表面保护涂层，能够长时间充分保护碳纤维硬毡，不会因涂层脱落或涂层表面掉粉污染炉内样品，并且制备工艺简单，易实现批量化生产。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种硬质碳纤维保温毡表面涂层，包括以下重量份数的原料：涂层粉末10份、粘结剂1 1~5份、粘结剂2 10~20份、固化剂1~2份、溶剂5~10份；

4、所述的涂层粉末为鳞片石墨粉、微晶石墨粉或碳化硅粉；所述的粘结剂1选用煤沥青粉、石油沥青粉、中间相沥青粉、萘沥青粉中的一种；所述的粘结剂2为树脂类粘结剂；所述的固化剂为树脂类固化剂。优选地，所述的树脂固化剂为三亚乙烯四胺；所述的树脂类粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、糠醛树脂中的一种或多种组合，所述溶剂为乙醇；

5、上述硬质碳纤维保温毡表面涂层的制备方法，包括以下步骤：将涂层粉末与粘结剂1混合得到混合物1，粘结剂2用溶剂溶解后加入固化剂，混合均匀，然后加入混合物1，搅拌均匀，得到涂层浆料；最后均匀涂覆硬质碳纤维保温毡表面。

6、具体地，上述硬质碳纤维保温毡表面涂层的制备方法，包括以下步骤：

7、s1硬质碳纤维保温毡的预处理: 硬质碳纤维保温毡，打磨至表面平整，然后用乙醇超声清洗，干燥；

8、s2硬质碳纤维保温毡表面涂层浆料制备：将涂层粉末与粘结剂1混合得到混合物1，粘结剂2用溶剂溶解后加入固化剂，混合均匀，然后加入混合物1，搅拌均匀，得到涂层浆料；

9、s3涂覆：将步骤s2得到的涂层浆料通过刮涂的方式均匀涂覆在步骤s1得到的碳毡表面，固化；

10、s4高温热处理：将上述步骤s3的涂覆涂层的碳毡在惰性气氛下加热至900～1200℃，并保温2～4h，然后继续加热至1800～2400℃，并保温2～6h，得到具有表面涂层的硬质碳毡。

11、上述制备方法得到的硬质碳纤维保温毡在半导体、光伏行业上的应用。

12、本发明的有益效果

13、通过采用两种粘结剂实现涂层与硬质碳纤维保温毡表面的贴合，能够满足半导体、光伏等行业生产要求的硬质碳纤维保温毡表面保护涂层，长时间充分保护碳纤维硬毡，不会因涂层脱落或涂层表面掉粉污染炉内样品，并且制备工艺简单，易实现批量化生产。

技术特征：

1.一种硬质碳纤维保温毡表面涂层，其特征在于，包括以下重量份数的原料：涂层粉末10份、粘结剂1 1~5份、粘结剂2 10~20份、固化剂1~2份、溶剂5~10份；

2.根据权利要求1所述的硬质碳纤维保温毡表面涂层，其特征在于，所述的树脂固化剂为三亚乙烯四胺；所述的树脂类粘结剂为酚醛树脂、环氧树脂、糠醛树脂中的一种或多种组合，所述溶剂为乙醇。

3.一种权利要求1所述的硬质碳纤维保温毡表面涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将涂层粉末与粘结剂1混合得到混合物1，粘结剂2用溶剂溶解后加入固化剂，混合均匀，然后加入混合物1，搅拌均匀，得到涂层浆料；最后均匀涂覆硬质碳纤维保温毡表面。

4.根据权利要求3所述的硬质碳纤维保温毡表面涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.采用权利要求4所述的制备方法得到的硬质碳纤维保温毡在半导体行业上的应用。

6.采用权利要求4所述的制备方法得到的硬质碳纤维保温毡在光伏行业上的应用。

技术总结
本发明涉及保温材料技术领域，具体涉及一种硬质碳纤维保温毡表面涂层及其制备方法。该硬质碳纤维保温毡表面涂层，包括以下重量份数的原料：涂层粉末10份、粘结剂1 1~5份、粘结剂2 10~20份、固化剂1~2份、溶剂5~10份；所述的涂层粉末为鳞片石墨粉、微晶石墨粉或碳化硅粉；所述的粘结剂1选用煤沥青粉、石油沥青粉、中间相沥青粉、萘沥青粉中的一种；所述的粘结剂2为树脂类粘结剂；所述的固化剂为树脂固化剂。能够满足半导体、光伏等行业生产要求的硬质碳纤维保温毡表面保护涂层，长时间充分保护碳纤维硬毡，不会因涂层脱落或涂层表面掉粉污染炉内样品，并且制备工艺简单，易实现批量化生产。

技术研发人员：曾晨,伍孝,曹景华
受保护的技术使用者：湖南纪璟新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12