专利名称：：泡沫炭超高温硬质隔热材料及其生产方法
技术领域：
：本发明属于高温炉隔热保温材料
技术领域：
，尤其是涉及一种泡沫炭超高温硬质隔热材料及其生产方法。
背景技术：
：随着我国国民经济的快速发展，我国硬质合金、单晶硅、精密陶瓷、高纯金属、高温合金、炭/炭复合等新材料的生产也得到迅速发展。据不完全统计，我国目前拥有硬质合金烧结炉、单晶硅炉、真空冶炼炉、真空热处理炉、气相沉积炉等多种高温炉约5万台以上，这些高温炉目前仍普遍采用传统的"炭毡"做隔热材料。由于炭毡存在着高温变脆、使用寿命低、污染产品、污染环境、耗电大、热场不稳定、软质、不能制成异形等诸多弊端，己不能适应生产发展的需要，使得我国一些高技术行业和进口设备需要从国外高价进口泡沬炭隔热材料。而国外已在八十年代初期把用于航天器的泡沫炭绝热材料，推广到工业炉上代替炭毡做隔热材料。如苏格兰的"卡尔卡伯"公司是欧洲最大的泡沫炭生产厂家，产品出口美、俄、日等十几个国家；而我国泡沫炭产品尚处于研制阶段。
发明内容本发明的目的在于改进已有技术的不足而提高一种隔热性能好、使用寿命长、节约电能、环保性能好、能做成硬质异形适应各种炉型需要的高功能特性的隔热材料、生产方法简单、成本低的泡沫炭超高温硬质隔热材料及其生产方法。本发明的目的是这样实现的，泡沫炭超高温硬质隔热材料，其特点是由重量百分比为11-18%的炭粉，30-44%的粘结剂，1-10%的锆英石，12-19%的氧化物，1-6%的可膨胀石墨，15-20%的纤维，10-15%的PCF粉，5-10%的回用废料，0.1-8%的偶联剂，0.1-5%的活化剂制成。所述的炭粉是炭黑、石油焦、沥青焦、石墨粉中的一种或两种或两种以上任意混合。所述的粘结剂是糖浆、环氧树脂的一种或两种混合。所述的氧化物是氧化钙、金红石和三氧化二铝中的一种或两种或两种以上任意混合。所述的纤维是人造纤维、炭纤维中的一种或两种混合。所述的回用废料为本泡沬炭报废产品经破碎后的产物。所述的偶联剂为KH550、KH570中的一种或两种混合。所述的活化剂为甲基纤维素。为了进一步实现本发明的目的，本发明泡沫炭超高温硬质隔热材料是采用以下步骤制成a、原材料准备，加工纤维长度为5-20mm，块状原料粉碎为50-5000目；b、混料，将混料机转速调至转速50-2000r/min，先将粘结剂、活性剂、偶联剂混制10-30min，然后加入锆英石、氧化物、炭粉以及可膨胀石墨混制1-20min，再加入PCF粉及回用废料的混合物混制10-50min，最后加入纤维混制1-50min;c、真空成型，将混好的物料装入专用模具中，再将模具放入成型机中，密封紧固炉盖后分段升温20-100°C，保温10-100分钟;100-140°C，保温5-100分钟；继续升温至150-200。C时，抽真空成型，再升温至160-300°C，保温40-60分钟，出模；d、炭化，升温速率1-20(TC/小时，最高处理温度1500°C，采用氮气作为保护气体；e、石墨化，在温度200(TC-260(TC的条件下进行。本发明与已有技术相比具有以下显著特点和积极效果本发明采用炭粉、粘结剂、锆英石、氧化物、可膨胀石墨、纤维、PCF粉、回用废料、偶联剂和活化剂混合制成隔热材料，替代目前普遍使用的"炭毡"和"石墨毡"，以适应我国单晶硅炉、硬质合金烧结炉、真空热处理炉、气相沉积炉等各种高温炉和进口高温炉的需要，实现进口高温隔热材料的国产化，本发明中的每种原料价廉物美，资源丰富，与大多企业所大量采用的炭纤维相比，由于炭纤维资源短缺，价格昂贵，大幅加大了产品的成本，另外，本发明采用的回用废料不仅增强了产品性能，而且节约了大量的炭材料资源及外汇；本发明泡沫炭超高温隔热材料起点高，成本低，工艺简单易行。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>1-6%的可膨胀石墨，15-20%的纤维，10-15%的PCF粉，5-10%的回用废料，0.1-8%的偶联剂，0.1-5%的活化剂组成，炭粉是炭黑、石油焦、沥青焦、石墨粉中的一种或两种或两种以上任意混合，粘结剂是糖浆、环氧树脂的一种或两种混合，氧化物是氧化钙、金红石和三氧化二铝中的一种或两种或两种以上任意混合，纤维是人造纤维、炭纤维中的一种或两种混合，回用废料为本泡沫炭报废产品经破碎后的产物，偶联剂为KH550、KH570中的一种或两种混合，活化剂为甲基纤维素，是按照以下方法步骤制成原材料准备，加工纤维长度为5-20mm，块状原料粉碎为50-5000目，块状原料包括石油焦、沥表焦以及氧化钙及锆英石的回用料；混料，将混料机转速调至转速50-2000r/min，先将粘结剂、活性剂、偶联剂混制10-30min，然后加入锆英石、氧化物以及可膨胀石墨混制1-20min，再加入PCF粉及回用料的混合物混制10-50min，最后加入纤维混制1-50min;真空成型，将混好的物料装入模具中，模具是根据产品的几何形状和尺寸设计而成，模具的结构与现有技术相同，再将模具放入成型机中，成型机是由普通真空炉和真空罐组合而成，密封紧固炉盖后分段升温20-100°C，保温10-100分钟，100-140°C，保温5-100分钟，然后继续升温至150-20(TC时，抽真空成型，再升温至160-30(TC，保温40-60分钟，出模；炭化，升温速率为1-20(TC/小时，最高处理温度150(TC，采用氮气作为保护气体；石墨化，在温度200(TC-260(TC的条件下进行。本实施例是采用炭黑和石油焦混合物14kg，粘结剂糖浆30kg，lkg的偶联剂KH550，活化剂甲基纤维素lkg，锆英石5kg，氧化钙和金红石混合物15kg，可膨胀石墨4kg，人造纤维和炭纤维混合物15kg，PCF粉10kg，回用废料5kg混合制成；是首先加工纤维长度为5-20mm，块状原料粉碎为50-5000目，将准备好的原材料，按配方要求称量好，将混料机转速调至800转/分，先加炭黑、石油焦、糖浆、偶联剂KH550、活化剂甲基纤维素按顺序混制20min，加锆英石、氧化钙和金红石混制20min，加PCF粉与可膨胀石墨的混合物、回用废料混制10min，加入人造纤维纤维混20min;将上述混制好的物料装入模具中，再将模具放进成型机中，锁紧炉盖检查炉盖密封情况，升温50。C保温20min，100。C保温50min，140。C保温30min，升温至17(TC，抽真空成型，真空度为-0.lMPa，在180-20(TC保温20min固化，出模，然后炭化，炭化时用氮气保护，从室温到65(TC，升温速率为5(TC/h，650-1200°C，100°C/h，随炉降温，然后石墨化，石墨化时用氩气保护，处理温度2200-240(TC，得本发明产品。实施例2，泡沫炭超高温硬质隔热材料，由8kg的炭粉，35kg的糖浆，10kg的锆英石，15kg的氧化物，2kg的可膨胀石墨，15kg的人造纤维，10kg的PCF粉，5kg的回用废料，0.5kg的偶联齐U，0.5kg的活化剂制成，炭粉是炭黑、石油焦、沥青焦、石墨粉的混合物，氧化物是氧化钙、金红石和三氧化二铝的混合物，回用废料为本泡沫炭报废产品经破碎后的产物，偶联剂为KH550、KH570两种混合，活化剂为甲基纤维素，以上原料按照实施例1中的同样步骤和工艺完成。所得到的泡沬炭材料隔热性能稳定，质地均匀，强度好。实施例3，泡沫炭超高温硬质隔热材料，由15kg的炭黑，33kg的环氧树脂及糖浆混合物，2kg的锆英石，12kg的金红石，3kg的可膨胀石墨，15kg的炭纤维，10kg的PCF粉，5kg的回用废料，2kg的偶联剂，3kg的活化剂制成，回用废料为本泡沫炭报废产品经破碎后的产物，偶联剂为KH570，活化剂为甲基纤维素，以上原料按照实施例1中的同样步骤和工艺完成，所得到的泡沫炭材料隔热性能稳定，质地均匀，强度好。权利要求1、泡沫炭超高温硬质隔热材料，其特征是由重量百分比为11-18％的炭粉，30-44％的粘结剂，1-10％的锆英石，12-19％的氧化物，1-6％的可膨胀石墨，15-20％的纤维，10-15％的PCF粉，5-10％的回用废料，0.1-8％的偶联剂，0.1-5％的活化剂制成。2、根据权利要求1所述的泡沫炭超高温硬质隔热材料，其特征是所述的炭粉是炭黑、石油焦、沥青焦、石墨粉中的一种或两种或两种以上任意混合。3、根据权利要求1所述的泡沫炭超高温硬质隔热材料，其特征是所述的粘结剂是糖浆、环氧树脂的一种或两种混合。4、根据权利要求1所述的泡沫炭超高温硬质隔热材料，其特征是所述的氧化物是氧化钙、金红石和三氧化二铝中的一种或两种或两种以上任意混合。5、根据权利要求1所述的泡沬炭超高温硬质隔热材料，其特征是所述的纤维是人造纤维、炭纤维中的一种或两种混合。6、根据权利要求l所述的泡沫炭超高温硬质隔热材料，其特征是所述的回用废料为本泡沫炭报废产品经破碎后的产物。7、根据权利要求1所述的泡沫炭超高温硬质隔热材料，其特征是所述的偶联剂为KH550、KH570中的一种或两种混合。8、根据权利要求1所述的泡沬炭超高温硬质隔热材料，其特征是所述的活化剂为甲基纤维素。9、一种权利要求1所述的泡沫炭超高温硬质隔热材料的生产方法，其特征是该方法包括以下步骤a、原材料准备，加工纤维长度为5-20mm，块状原料粉碎为50-5000目；b、混料，将混料机转速调至转速50-2000r/min，先将粘结剂、活性剂、偶联剂混制10-30min，然后加入锆英石、氧化物、炭粉以及可膨胀石墨混制1-20min，再加入PCF粉及回用废料的混合物混制10-50min，最后加入纤维混制1-50min;c、真空成型，将混好的物料装入专用模具中，再将模具放入成型机中，密封紧固炉盖后分段升温20-100°C，保温10-100分钟；100-140°C，保温5-100分钟；继续升温至150-2(XTC时，抽真空成型，再升温至160-300°C，保温40-60分钟，出模；d、炭化，升温速率1-20(TC/小时，最高处理温度1500°C，采用氮气作为保护气体；e、石墨化，在温度2000。C-260(TC的条件下进行。全文摘要本发明公开了一种泡沫炭超高温硬质隔热材料及其生产方法，是由重量百分比为11-18％的炭粉，30-44％的粘结剂，1-10％的锆英石，12-19％的氧化物，1-6％的可膨胀石墨，15-20％的纤维，10-15％的PCF粉，5-10％的回用废料，0.1-8％的偶联剂，0.1-5％的活化剂经过混料、真空成型、炭化和石墨化加工而成，本发明具有隔热性能好、使用寿命长、节约电能、环保性能好、能做成硬质异形适应各种炉型需要的高功能特性的隔热材料、生产方法简单、成本低的特点。文档编号C04B26/02GK101182159SQ200710114638公开日2008年5月21日申请日期2007年11月16日优先权日2007年11月16日发明者史鸿俊,叶会礼,英张,赵启民,郝广政,隋英华申请人:烟台鲁航炭材料科技有限公司