[发明专利]一种用于粘结碳毡的高温粘结剂的制备及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于一种高温粘结剂，具体地说，涉及一种用于粘接碳毡的高温粘结剂的制备及其使用方法。

 

背景技术

 碳毡是一种碳纤维软毡，厚度多在3-15mm之间，碳含量高于90%，主要有聚丙烯腈基碳毡、沥青基碳毡和粘胶基碳毡。其中，聚丙烯腈基碳毡最为常见，使用也最广泛。碳毡具有优异的隔热保温性能，高温导热系数为0.23-0.26W/(m·K)(1000℃)，是高温真空设备、非氧化气氛高温设备理想的新型隔热保温材料。适用于真空高压气淬炉、真空烧结炉、加压真空烧结炉、单晶硅炉、多晶硅炉、碳化硅重结晶炉等各种炉型。在实际生产中，可以直接使用；也可根据炉体结构将碳毡缝制或粘接成各种形状的整体式热场使用。这种整体式热场安装、清理和更换十分方便，逐渐成为行业主要的使用对象。其中采用粘接工艺制备的热场最为常见，这种热场具有良好的形状保持性、自支撑性等优点，因而使用范围非常广泛。

在粘接工艺中，能够对碳毡进行有效粘结的高温粘结剂通常包括无机粘结剂和有机粘结剂两大类：无机粘结剂虽然能在高温下工作，但由于其粘接强度较低, 而且会影响碳毡的导热、导电性能。有机粘结剂一般使用温度局限在200~300℃，不能满足碳毡用于1000℃以上高温领域应用的要求。但利用有机物炭化后的残碳和碳毡在物理化学性质上的相容性等，使得有机粘结剂成为碳毡用高温粘结剂的重要类型，使用也最为广泛。如果将无机胶的耐温性与有机胶的结构多样、易于改性结合起来，研制出复合型粘结剂，则有可能实现碳热场在高温下的高效粘接，并可通过改变粘结剂组成及配比调节粘结剂性能，以实现高温粘接后仍具有良好的保温热性能，充分发挥碳毡在高温时优异的热物理性能，对推动和拓展碳毡材料进一步的应用起到积极的作用。

 综上所述，研制开发制备工艺简单、价格低廉且粘结效果良好，并用于碳毡的高温粘结剂仍然迫在眉睫。

发明内容

 鉴于上述，本发明的目的在于提供一种用于粘结碳毡的高温粘结剂的制备方法，使用制备的高温粘结剂，以保证碳毡的粘接面在高温条件下具有足够的粘结效果，不会出现分层变形等，而使碳毡的隔热保温等性能不受或少受影响。

本发明的进一步目的在于提供一种使用高温粘结剂粘结碳毡的方法。

为实现上述之目的，本发明采取的技术方案为：

（一）一种用于碳毡粘结的高温粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

用稀释剂稀释固化剂，其中稀释剂和固化剂的重量比为100份：2-15份，然后搅拌20分钟，接着在搅拌下将80 -120份树脂逐渐加入，最后将无机填料60-120份、改性剂0.5-12份加入到搅拌溶液中，继续搅拌60分钟后即制得初始高温粘结剂。

上述的稀释剂为工业乙醇、甲醇或丙酮中的一种或几种的组合。

上述的无机填料为石墨、碳化硅的组合中的一种或几种的组合。

上述的改性剂为稀土、硼酸中的一种或几种的组合。

上述的固化剂为六亚甲基四胺、对甲苯磺酸、T31、硫酸乙酯和石油磺酸中的一种或几种的组合。

上述的树脂为酚醛树脂、呋喃树脂、环氧树脂中的一种或几种的组合。

该高温粘结剂的理化参数如下：

外观：深灰色至黑色乳液

pH值：3.0-5.5

粘度(20℃, Pa·s): 2.3-3.5

（二）使用高温粘结剂粘结碳毡的方法，具体步骤是：

a 涂胶：在碳毡粘接面上双面均匀涂刷初始高温粘结剂，然后再将另一块碳毡附着在高温粘结剂上，粘合在一起，适当夹紧，保证粘接面良好的接合即可；

b. 固化：在大气环境中，将初粘合的碳毡在半小时内从室温升高到130℃，保温1小时后，再升温至200℃后固化2小时后取出，自然降温得到固化试样；

c. 炭化：将上述固化试样放入有氩气保护的炭化炉中，以40-60℃/h的升温速率升温至1000-1800℃炭化2-3小时后，随炉降温得到试样。

本发明与现有技术相比，具有如下突出的优点和效果；

1. 本发明原料易得，可选择范围宽，制备工艺简单、成本低廉。