[发明专利]一种用天然麻纤维制造固化炭毡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造固化炭毡的方法，尤其是涉及一种用天然麻纤维制造固化炭毡的方法。

背景技术

半导体材料和太阳能电池材料的制造过程中，需要用到大量的高性能炭素热场材料。制造铸锭炉、单晶炉、氢化炉热场系统的主要零部件，所需要的隔热保温固化毡，需要一定的机械强度，耐高温，抗热震性能好，还要求金属杂质含量低于300ppm，最好是低于100ppm，才能满足人工晶体成晶和较高成品率的要求。

传统的人工晶体生长炉隔热保温部件采用石墨和软炭毡组件。

从上世纪末开始，有人提出用炭-炭复合材料制造热场零件。中国专利200610136811.X公开了一种硅晶体生长炉用高纯固化炭毡制造方法，200910051087.4公开了一种聚丙烯腈基预氧化纤维毡及石墨碳毡的制法，200810012914.4公开了一种石墨硬碳毡的制备方法，200920034939.4公开了一种真空炉用硬质复合碳毡-石墨毡隔热保温材料结构，200910043408.6公开了一种高温炉用固化碳纤维保温材料及其生产工艺；CN201010254699.6公开了一种高温炉用可加工硬化保温毡的制备方法，200910265237.1公开了一种整体结构保温碳毡的制备方法。所有这些方法中，制造固化炭毡的原材料均采用聚丙烯腈（PAN）碳纤维或者聚丙烯腈（PAN）碳纤维毡，聚丙烯腈碳纤维是由石油产物丙烯经过聚合、腈化、抽丝制成原丝，原丝经过预氧化、低温碳化、高温碳化制成的，其制备过程能耗大，环境污染大，制造技术要求高，制造周期长，价格昂贵。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的不足，提供一种低碳环保，原料来源丰富，价格低廉的用天然麻纤维制造固化炭毡的方法，为人工晶体生长炉提供一种密度低、纯度高、耐高温、隔热保温性能好、抗热震、尺寸和形状保持性好的隔热保温产品。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：一种用天然麻纤维制造固化炭毡的方法，包括以下步骤：

（1）原麻前处理：选择有效磷含量小于15mg/kg的土壤种植的麻类植物作为麻纤维原材料，经收麻、打叶、去骨、刮青（即刮去表皮）、清洗、烘干，制成呈丝状或片状的原麻； 

呈丝状或片状的原麻经过过滤的清洁自来水清洗后，再用蒸馏水冲洗；原麻在洁净无尘的环境中，烘干或晒干；

（2）将步骤（1）制得之原麻切短、开松，经清弹机清弹，得片状麻絮，切短麻段的长度优选为35mm～150mm，更优选为50～60mm；原麻开松1～3次，至少一次初开松，可进行一次或者两次精开松；每次开松之后，要抖去灰尘和杂质；开松的针具用塑料或竹签制成；

（3）对步骤（2）所得片状麻絮置于预抽真空氮气保护炉内进行低温炭化处理，所述低温炭化处理的最高温度为350℃～500℃，低温炭化处理时间为10～20h；升温方式优选程序升温方式；

（4）将经步骤（3）低温炭化处理后的片状麻絮铺网，经针刺机针刺成毡；再对毡体均匀渗入热固化树脂，在固化炉中于150～250℃下保温5h～10h，使之固化定型；

（5）对步骤（4）固化定型后的毡体进行高温炭化、化学气相沉积增密、高温除杂处理，高温炭化的温度为700℃～800℃，保温时间为10～20h；化学气相沉积的温度为950℃～1050℃，沉积时间为10～20h，碳源气体为天然气、甲烷或丙烷气体；高温除杂处理温度为1800℃～2300℃，保温时间为5～10h；

（6）对步骤（5）所得固化炭毡表面进行涂层处理，即得成品；

涂层的原料及重量配比为：硅溶胶︰硅粉︰石墨粉=3:0.5～1.5: 0.5～1.5；

所述硅粉的纯度优选≥4N，所述石墨粉的纯度优选≥4N；

涂刷方法：用毛刷将配制好的涂料涂刷于固化炭毡表面及加工端面，涂层厚度控制在5μm～50μm；

步骤（1）中，所述麻类植物优选苎麻、亚麻或黄麻；

步骤（4）中，所述热固化树脂优选呋喃树脂或酚醛树脂。

本发明之用天然麻纤维制造固化炭毡的方法，低碳环保，原料来源丰富，价格低廉；对固化炭毡表面进行涂层处理，能提高毡体表面抗侵蚀能力，能满足人工晶体生长炉对高性能隔热保温固化炭毡产品的要求；制得的固化炭毡产品密度低，纯度高，耐高温，隔热保温性能好，抗热震性能好，尺寸和形状保持性好。