碳纸叠层复合隔热内衬的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种直拉单晶硅炉碳纸叠层复合隔热内衬，它包括有由柔性石墨纸卷曲成型的基材，基材的卷曲接触面之间涂覆有粘接剂并构成粘结层。形成一种由柔性石墨纸和粘接材料构成的复合隔热材料。本方案的优点在于：热导系数小，隔热效果好、升降温速度快，热惯性小。热场系统稳定，保温性能良好。操作方便，利于环保。
【专利说明】碳纸叠层复合隔热内衬
【技术领域】
[0001]本发明涉及高温隔热材料【技术领域】，尤其是指直拉单晶硅炉热场系统使用的一种碳纸叠层复合隔热内衬。
【背景技术】
[0002]单晶炉热场系统是直拉硅单晶生长设备的核心，热场的优劣对单晶硅的质量有很大的影响，合适的热场参够生长出高质量的单晶，不好的热场容易使单晶变成多晶，或者根本无法引晶，有的热场虽然能够生长单晶，但质量较差，有位错和其它结构缺陷，因此，找到好的热场条件，配置最佳的热场系统，是非常重要的直拉单晶工艺技术。
[0003]目前国内的单晶炉热场所用保温材料基本上都是采用石墨桶和石墨化高纯软炭毡的组合体。其中石墨化高纯软炭毡起到保温隔热作用，而石墨筒则作为其内衬，起到防止高温气流对其冲刷和侵蚀，并且对上部构件具有支撑作用。但是采用石墨材料制作的内衬价格昂贵，生产制作工期长，性脆易碎，导热系数高，保温性能差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种造价低、加工制作工期短，产品重量轻，强度可以满足要求的碳纸叠层复合隔热内衬。
[0005]为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为:一种直拉单晶硅炉碳纸叠层复合隔热内衬，它包括有由柔性石墨纸卷曲成型的基材，基材的卷曲接触面之间涂覆有粘接剂并构成粘结层。形成一种由柔性石墨纸和粘接材料构成的复合隔热材料。
[0006]碳纸叠层复合隔热内衬的粘接层由以下原料按配比制成:所述的粘接剂由100份树脂、20-50份稀释剂、10-40耐高温填料混合形成；
树脂为环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂、脲醛树脂中的一种或几种混合形成；稀释剂为乙醇、丙酮、丁酮、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、环已酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、香蕉水的一种或几种混合形成；
所述的耐高温填料为二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、氮化硅、高纯硅粉、高纯石墨粉、炭黑中的一种或几种混合形成；
其制备方法包括以下步骤:
(1)粘接剂的配制:按照上述比例将所需材料投入容器中，用高速搅拌机混合均匀至合适粘度，待用；
(2)涂覆:将配制好的粘接剂均匀涂抹在膨胀石墨纸表面，再通过卷制机将膨胀石墨纸卷制形成叠层复合坯料；
(3)低温固化:将坯料放入固化炉内进行固化，固化温度为100-200°C，时间为2-8小
时；
(4)炭化:
将固化后的坯料放入高温炭化炉内；在高温炭化炉内充入惰性气体；所述的惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡、氮气中的一种或几种；
高温炭化炉由室温上升至600°C，升温速度为每分钟1°C，升至600°C后恒温3-5小时后，随炉降温；
(5)加工成型:将炭化后的坯体经过机械加工成需要的尺寸和形状；
(6)真空提纯:保持炉内压力在2000帕以下，炉温以每分钟1°C的升温速度由室温升至20000C，恒温3-5小时，随炉降温。
[0007]本发明的优点在于:
(I)热导性能:在1000-2300°C非氧或者真空气氛条件下，热导系数小，隔热效果好。
[0008](2)比热效能:升降温速度快，热惯性小。
(3)使用方便:直接安装，即可使用。
[0009](4)热场系统:热场系统稳定，保温性能良好。
[0010](5)使用操作: 操作方便，降低劳动强度、利于环保。
【具体实施方式】
[0011]下面对本发明作进一步说明，本发明的较佳实施例为:本实施例所述碳纸叠层复合隔热内衬的粘接层由以下原料按配比制成:所述的粘接剂由100份树脂、20份稀释剂、40耐高温填料混合形成；树脂为由酚醛树脂和脲醛树脂混合后再加入一定量的酒精混合形成；所述的耐高温填料为炭黑。
[0012]其制备方法包括以下步骤:
(I)粘接剂的配制:按照上述比例将所需材料投入容器中，用高速搅拌机混合均匀至合适粘度，待用。
[0013](2)涂覆:将配制好的粘接剂均匀涂抹在膨胀石墨纸表面，再通过卷制机将膨胀石墨纸卷制形成叠层复合坯料；
(3)低温固化:将坯料放入固化炉内进行固化，固化温度为150°C，时间为6小时；
(4)炭化:
将固化后的坯料放入高温炭化炉内；
在高温炭化炉内充入惰性气体，惰性气体为氩气；
高温炭化炉由室温上升至600°C，升温速度为每分钟1°C，升至600°C后恒温4小时后，随炉降温；
(5)加工成型:将炭化后的坯体经过机械加工成需要的尺寸和形状。
[0014](6)真空提纯:保持炉内压力在2000帕以下，炉温以每分钟1°C的升温速度由室温升至2000°C，恒温4小时，随炉降温。
[0015]采用上述方案以厚度0.5mm柔性石墨纸制成的碳纸叠层复合隔热内衬,参照GB/T5486-2008《无机硬质绝热材料试验方法》进行抗压强度的测试，平行方向上的抗压强度为
4.19MPa,垂直方向上的抗压强度为0.59MPa。参照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》在平均温度24.6°C，碳纸叠层复合隔热内衬的导热系数检测结果为:0.910ff/(m*K)o
[0016]采用上述方案以厚度Imm柔性石墨纸制成的碳纸叠层复合隔热内衬，参照GB/T5486-2008《无机硬质绝热材料试验方法》进行抗压强度的测试，平行方向上的抗压强度为
3.95MPa,垂直方向上的抗压强度为0.48MPa。参照GB/T10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》在平均温度24.6°C，碳纸叠层复合隔热内衬的导热系数检测结果为:1.01W/(m*K)。
[0017]以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所 作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.碳纸叠层复合隔热内衬，其特征在于:包括有由柔性石墨纸卷曲成型的基材，基材的卷曲接触面之间涂覆有粘接剂并构成粘结层； 粘接层由以下原料按配比制成:所述的粘接剂由100份树脂、20-50份稀释剂、10-40耐高温填料混合形成； 树脂为环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂、脲醛树脂中的一种或几种混合形成；稀释剂为乙醇、丙酮、丁酮、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚、环已酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、香蕉水的一种或几种混合形成； 所述的耐高温填料为二氧化硅、二氧化锆、氮化硅、二氧化钛、高纯硅粉、高纯石墨粉、炭黑中的一种或几种混合形成； 其制备方法包括以下步骤: (1)粘接剂的配制:按照上述比例将所需材料投入容器中，用高速搅拌机混合均匀至合适粘度，待用； (2)涂覆:将配制好的粘接剂均匀涂抹在膨胀石墨纸表面，再通过卷制机将膨胀石墨纸卷制形成叠层复合坯料； (3)低温固化:将坯料放入固化炉内进行固化，固化温度为100-200°C，时间为2-8小时； (4)炭化: 将固化后的坯料放入高温炭化炉内； 在高温炭化炉内充入惰性气 体；所述的惰性气体为氦、氖、氩、氪、氙、氡、氮气中的一种或几种； 高温炭化炉由室温上升至600°C，升温速度为每分钟1°C，升至600°C后恒温3-5小时后，随炉降温； (5)加工成型:将炭化后的坯体经过机械加工成需要的尺寸和形状； (6)真空提纯:保持炉内压力在2000帕以下，炉温以每分钟1°C的升温速度由室温升至20000C，恒温3-5小时，随炉降温。
【文档编号】C09J11/06GK103663407SQ201210348247
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月19日 优先权日:2012年9月19日
【发明者】赵祥志, 沈镭, 赵叔阳, 赵峰, 杜新民, 高广颖, 李崇新 申请人:益阳祥瑞科技有限公司