[发明专利]高密度碳素生产制造技术

说明书

本发明属于材料技术领域，尤其涉及高密度碳素生产制造技术。本发明通过在惰性气体保护环境下，对碳素材料采用加热加压的方式，制得高密度碳素制品，其中的碳素材料则通过对特定的固体沥青进行特定加热粉碎的方式，制备具有较高自烧结功能的碳素材料。本发明具有碳素制品密度高、粘结强度大，加热加压的制备条件相对现有技术高效节能，以及碳素材料制备工艺合理有效、简单经济，制备所得的碳素材料自烧结功能好的优点。

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及高密度碳素生产制造技术。

背景技术

碳素制品，作为一种新型材料，不仅具有化学稳定性，而且具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优点，因此被广泛应用于工业领域。

传统的碳素制品是通过复杂的工艺制造而成的，包括通过填料-粘结剂的方法制取粘结剂的热混炼工艺，挤出成型工艺，以及致密化、碳化的烧结工艺。

此外,高温结晶、颗粒大小、包装密度和表面属性等都是除了粘结性能外的重要影响因素，一般来说，生产碳素制品的原料最好具有小而均匀的粒度。

目前现有的方法，例如煅烧具有针状结构的、软化点约100℃的填料-粘结剂混合物的生产工艺，且没有结块添加剂的使用，采用溶剂对沥青加热过程中产生的球形液晶材料进行分离制备的方法，制得中碳微球(MCMB)，用于生产碳素制品。

但是上述MCMB的制备方法，存在生产时间长、过程复杂以及最大重量不超过30%的问题，因此缺乏经济实用性。

《韩国公开公报》第10-2000-0041945号公开了一种生产中碳微珠的工艺。本发明公开了通过第一热处理工艺（吹气法）生产甲苯不溶物(TI)含量高的沥青，并通过第二热处理工艺保证其作为供氢化合物的结块性能，但是在该方法中，TI的含量只有48.8-66.7%，而且仍然需要复杂和耗时的过程。

另一份公开的技术是，《韩国公开公报》第10-1997-027014号关于碳碳素制品的制作方法，其方法不使用粘结添加剂，对软化点为280℃或更高的沥青进行热处理工艺，然后粉碎至100μm且表面进行氧气氧化，但是该方法中，仍存在碳素制品材料自烧结性能差，以及生产成本大的问题。

发明内容

本发明的目的是提供高密度碳素生产制造技术，其能通过在惰性气体保护环境下，对碳素材料采用加热加压的方式，制得高密度碳素制品，其中的碳素材料则通过对特定的固体沥青进行特定加热粉碎的方式，制备具有较高自烧结功能的碳素材料，。本发明具有碳素制品密度高、粘结强度大，加热加压的制备条件相对现有技术高效节能，以及碳素材料制备工艺合理有效、简单经济，制备所得的碳素材料自烧结功能好的优点。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：高密度碳素生产制造技术，所述生产制造技术利用碳素材料制造高密度碳素制品，制造压力为300-500kg/cm²，加热成型并通过惰性气体进行保护。

在本发明中，相较于现有的加热加压条件，则具有更加节能高效的优点，其中加热温度为120-150℃。

进一步优选的技术方案在于：采用平均粒度为0.5-5μm的所述碳素材料制得。

进一步优选的技术方案在于：所述碳素材料的均粒度为5μm。

进一步优选的技术方案在于所述碳素材料的制备工艺依次包括以下步骤：

S1、固体沥青加热并保温，

S2、对步骤S1中得到的产物进行负压搅拌；

S3、对步骤S2中得到的产物进行冷却粉碎，得到最终的所述碳素材料产品。

进一步优选的技术方案在于：步骤S1中，所述固体沥青的软化点为110-250℃，加热环境的氧浓度至多为50ppm，常压加热，加热温度为450-600℃，保温时间为1-3h。