一种石墨化碳纤维复合硬毡的制作方法

1.本实用新型涉及复合硬毡技术领域，尤其涉及一种石墨化碳纤维复合硬毡。


背景技术：

2.现实中碳纤维复合硬毡多用于真空炉隔热、惰性气体炉隔热、多晶硅/单晶硅炉隔热等方面，其主要特点是低导热系数、高纯度、高热稳定性、抗侵蚀等。
3.碳纤维(carbon fiber，简称cf)是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料；碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有高硬度、高强度、重量轻、高耐化学性、耐高温的特性，碳纤维具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维；碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化(预氧化)、碳化、石墨化等4个过程；其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。
4.碳纤维石墨化可以使其结构趋向于理想石墨结构，拉伸模量大幅提升，因此石墨化碳纤维广泛应用在航空航天等尖端技术领域，其采用超高温度加热或者高能量物质对其辐射，使碳纤维内部由乱层石墨片层结构形成规整的三维石墨晶体结构，是制备高模量或高强高模碳纤维的必要工艺，其中m70j型pan基石墨纤维的拉伸强度为3.4gpa，拉伸模量达到690gpa。
5.由于随着光伏，太阳能，半导体行业及科研等领域对高温炉，真空炉的性能上的需求在不断的增加，隔热材料的需求也在不断的增加，同时对隔热材料的性能要求也是一直在提高。
6.使得现有的碳纤维硬毡长期用于高温、含有腐蚀杂质的使用环境中，变得易老化变薄，机械强度降低，容易出现硬毡“掉渣”“粉化”的现象，其安全性降低，在使用过程中存在隔热效果差、强度低、易变形、使用寿命短、更换频繁等问题很难满足行业的新需求。为此我们提出一种石墨化碳纤维复合硬毡，用于解决上述问题。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在使得现有的碳纤维硬毡长期用于高温、含有腐蚀杂质的使用环境中，变得易老化变薄，机械强度降低，容易出现硬毡“掉渣”“粉化”的现象，其安全性降低，在使用过程中存在隔热效果差、强度低、易变形、使用寿命短、更换频繁等问题很难满足行业的新需求的缺点，而提出的一种石墨化碳纤维复合硬毡。
8.为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
9.设计一种石墨化碳纤维复合硬毡，包括连接软层，所述连接软层上下两侧均固定有缓冲分层，所述缓冲分层一侧固定有支撑硬板层，所述支撑硬板层外侧固定有支撑框，所述支撑硬板层上下两侧均设有固定槽，所述固定槽内侧固定有定位环，所述支撑框与定位环之间固定相连，所述支撑框设有若干个u型定位器，所述u型定位器一侧固定有连接绳，所
述连接绳与连接软层、缓冲分层之间固定相连，所述 u型定位器上下两侧均固定有缓冲块，所述支撑硬板层一侧固定有缓冲层，所述连接软层外侧设有碳布a、碳布b，所述碳布a与缓冲层、支撑硬板层、缓冲分层、连接软层之间固定相连，所述碳布b与碳布 a、缓冲层、支撑硬板层、缓冲分层、连接软层之间固定相连，所述碳布b上下两侧固定有石墨纸层。
10.优选的，所述连接软层、缓冲分层、支撑硬板层、支撑框、定位环、u型定位器、连接绳、缓冲块、缓冲层、碳布a、碳布b均使用聚丙烯腈pan基纤维材料制作。
11.优选的，所述缓冲分层与支撑硬板层之间通过粘贴剂进行固定。
12.优选的，所述粘贴剂为环氧类胶粘剂。
13.优选的，所述石墨纸层为柔性石墨纸。
14.优选的，所述缓冲层、碳布a、碳布b、石墨纸层均可为一层或多层结构。
15.本实用新型提出的一种石墨化碳纤维复合硬毡，有益效果在于：
16.1、通过设置支撑硬板层、连接软层、缓冲分层、缓冲层，将核心变成两个，提高了整体的稳定性和强度，且在两个核心两侧均有缓冲结构，提高了整体的抗压性。
17.2、通过设置支撑框、定位环、碳布a、碳布b、石墨纸层，对整体形状起到了固定作用，增加了整体的稳定性和强度以及支撑框提高了整体抗撞击能力，石墨纸层可以提高整体的散热能力。
18.3、通过设置u型定位器、连接绳、缓冲块，对整体起到一个限位固定的作用，提高了整体的稳定性。
附图说明
19.图1为本实用新型提出的一种石墨化碳纤维复合硬毡的正面立体结构示意图；
20.图2为本实用新型提出的一种石墨化碳纤维复合硬毡的右侧剖切立体结构示意图；
21.图3为本实用新型提出的图2中a区局部放大立体结构示意图。
22.图中：1连接软层、2缓冲分层、3支撑硬板层、4支撑框、5定位环、6u型定位器、7连接绳、8缓冲块、9缓冲层、10碳布a、11 碳布b、12石墨纸层。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
24.参照图1-3，一种石墨化碳纤维复合硬毡，包括连接软层1，连接软层1上下两侧均固定有缓冲分层2，缓冲分层2一侧固定有支撑硬板层3，缓冲分层2与支撑硬板层3之间通过粘贴剂进行固定，粘贴剂为环氧类胶粘剂，将支撑硬板层3设置为平行的两层，提高了整体了稳定性，且避免了只有一个核心支撑层时，其坏掉后无法继续使用的情况，两层可以在一层坏掉后换另一面先暂时使用，且连接软层 1和缓冲分层2在两个支撑硬板层3之间，避免支撑硬板层3在受到外部冲击时相互碰撞，导致整体框架受损，还能对支撑硬板层3起到缓冲的作用。
25.支撑硬板层3外侧固定有支撑框4，支撑硬板层3上下两侧均设有固定槽，固定槽内
侧固定有定位环5，支撑框4与定位环5之间固定相连，支撑框4设有若干个u型定位器6，u型定位器6一侧固定有连接绳7，连接绳7与连接软层1、缓冲分层2之间固定相连，u 型定位器6上下两侧均固定有缓冲块8，由于支撑硬板层3侧面是窄界面，比起其上下两面承受能力较弱，更容易受损，利用支撑框4将支撑硬板层3侧面包裹住，避免外力直接作用在支撑硬板层3侧面上，降低支撑硬板层3损坏的概率，提高了支撑硬板层3侧面抗压的强度，同时u型定位器6可以起到一个限位定位的作用，增加了整体框架的稳定性，使其不易变形，提高了整体的抗压的能力。
26.支撑硬板层3一侧固定有缓冲层9，缓冲层9可以对外力起到一个衰减的作用，降低外力对支撑硬板层3的损伤，提高了使用寿命，还能提高整体的隔热效果，连接软层1外侧设有碳布a10、碳布b11，缓冲层9、碳布a10、碳布b11、石墨纸层12均可为一层或多层结构，在加工时可以更加使用要求，将相同的单层合在一起先预加工，皆可以满足客户需求，还提高了生产效率，碳布a10与缓冲层9、支撑硬板层3、缓冲分层2、连接软层1之间固定相连，碳布b11与碳布a10、缓冲层9、支撑硬板层3、缓冲分层2、连接软层1之间固定相连，碳布a10和碳布b11交叉的包裹住缓冲层9，从两个方向对整体起到一个固定作用，提高了整体的稳定系，碳布b11上下两侧固定有石墨纸层12，石墨纸层12为柔性石墨纸，柔性石墨纸是沿两个方向均匀导热，可以消除“热点”区域，使内部受热更加均匀
27.连接软层1、缓冲分层2、支撑硬板层3、支撑框4、定位环5、 u型定位器6、连接绳7、缓冲块8、缓冲层9、碳布a10、碳布b11 均使用聚丙烯腈pan基纤维材料制作，碳纤维胶粘剂即浸渍树脂是双组份、无溶剂、高强度的环氧类胶粘剂，是粘贴碳纤维的主要粘结材料，可使碳纤维布与混凝土得到充分的粘结，具有粘度低，触变性好，强度高、对碳纤维的渗透性好，常温固化等特点。
28.pan基碳纤维按照丝束规格可以分为小丝束和大丝束，丝束规格低于24k为小丝束碳纤维，小丝束碳纤维力学性能优异，拉伸强度 3.5-7.0gpa、拉伸模量230-650gpa，主要用于主要应用于航空航天、国防军工以及高端体育休闲用品等领域，因此又称作宇航级碳纤维；而大丝束碳纤维拉伸强度3.5-5.0gpa、拉伸模量230-290gpa，一般都是应用到纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等领域，因此又称为工业级碳纤维。
29.需要说明的是：
30.本技术提出的碳布a10、碳布b11、石墨纸层12均为现有技术，其具体功能及用法文中不再赘述，其中：
31.碳布a10、碳布b11是对碳纤维布的简称，碳纤维的织物；由预氧化的聚丙烯腈纤维织物经炭化或碳纤维经纺织而成。又称碳素纤维布，碳纤布，碳布，碳纤维织物，碳纤维带，碳纤维片材预浸布等；其特点强度高，密度小，厚度薄，基本不增加加固构件自重及截面尺寸；适用于各种结构类型、结构形状的加固修复和抗震加固及节点的结构加固；施工便捷，无需大型机具设备，没有湿作业，无需动火，无需现场固定设施，施工占用场地少，施工工效高。高耐久性，由于不会生锈，非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用。
32.石墨纸层12即柔性石墨纸，石墨纸将高碳磷片石墨经化学处理，高温膨胀轧制而成。它是制造各种石墨密封件的基础材料，其散热效率高、占用空间小、重量轻，沿两个方向均匀导热，消除“热点”区域。
33.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不
局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。