專利名稱：一種用天然麻纖維制造固化炭氈的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造固化炭氈的方法，尤其是涉及一種用天然麻纖維制造固化炭氈的方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體材料和太陽能電池材料的制造過程中，需要用到大量的高性能炭素?zé)釄?chǎng)材料。制造鑄錠爐、單晶爐、氫化爐熱場(chǎng)系統(tǒng)的主要零部件，所需要的隔熱保溫固化氈，需要一定的機(jī)械強(qiáng)度，耐高溫，抗熱震性能好，還要求金屬雜質(zhì)含量低于300ppm，最好是低于 lOOppm，才能滿足人工晶體成晶和較高成品率的要求。傳統(tǒng)的人工晶體生長爐隔熱保溫部件采用石墨和軟炭氈組件。從上世紀(jì)末開始，有人提出用炭-炭復(fù)合材料制造熱場(chǎng)零件。中國專利 200610136811. X公開了一種硅晶體生長爐用高純固化炭氈制造方法，200910051087. 4公開了一種聚丙烯腈基預(yù)氧化纖維氈及石墨碳?xì)值闹品ǎ?00810012914. 4公開了一種石墨硬碳?xì)值闹苽浞椒ǎ?00920034939. 4公開了一種真空爐用硬質(zhì)復(fù)合碳?xì)?石墨氈隔熱保溫材料結(jié)構(gòu)，200910043408. 6公開了一種高溫爐用固化碳纖維保溫材料及其生產(chǎn)工藝； CN201010254699. 6公開了一種高溫爐用可加工硬化保溫氈的制備方法，200910265237. I 公開了一種整體結(jié)構(gòu)保溫碳?xì)值闹苽浞椒?。所有這些方法中，制造固化炭氈的原材料均采用聚丙烯腈(PAN)碳纖維或者聚丙烯腈(PAN)碳纖維氈，聚丙烯腈碳纖維是由石油產(chǎn)物丙烯經(jīng)過聚合、腈化、抽絲制成原絲，原絲經(jīng)過預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化制成的，其制備過程能耗大，環(huán)境污染大，制造技術(shù)要求高，制造周期長，價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種低碳環(huán)保，原料來源豐富，價(jià)格低廉的用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，為人工晶體生長爐提供一種密度低、純度高、耐高溫、隔熱保溫性能好、抗熱震、尺寸和形狀保持性好的隔熱保溫產(chǎn)品。本發(fā)明解決所述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，包括以下步驟
(O原麻前處理選擇有效磷含量小于15mg/kg的土壤種植的麻類植物作為麻纖維原材料，經(jīng)收麻、打葉、去骨、刮青(即刮去表皮)、清洗、烘干，制成呈絲狀或片狀的原麻；
呈絲狀或片狀的原麻經(jīng)過過濾的清潔自來水清洗后，再用蒸餾水沖洗；原麻在潔凈無塵的環(huán)境中，烘干或曬干；
(2)將步驟(I)制得之原麻切短、開松，經(jīng)清彈機(jī)清彈，得片狀麻絮，切短麻段的長度優(yōu)選為35mm 150mm,更優(yōu)選為50 60mm ;原麻開松I 3次,至少一次初開松,可進(jìn)行一次或者兩次精開松；每次開松之后，要抖去灰塵和雜質(zhì)；開松的針具用塑料或竹簽制成；
(3)對(duì)步驟(2)所得片狀麻絮置于預(yù)抽真空氮?dú)獗Ｗo(hù)爐內(nèi)進(jìn)行低溫炭化處理，所述低溫炭化處理的最高溫度為350°C 500°C，低溫炭化處理時(shí)間為10 20h ;升溫方式優(yōu)選程序升溫方式；
(4)將經(jīng)步驟(3)低溫炭化處理后的片狀麻絮鋪網(wǎng)，經(jīng)針刺機(jī)針刺成氈；再對(duì)氈體均勻滲入熱固化樹脂，在固化爐中于150 250°C下保溫5h 10h，使之固化定型；
(5)對(duì)步驟(4)固化定型后的氈體進(jìn)行高溫炭化、化學(xué)氣相沉積增密、高溫除雜處理， 高溫炭化的溫度為700°C 800°C，保溫時(shí)間為10 20h ;化學(xué)氣相沉積的溫度為950°C 1050°C，沉積時(shí)間為10 20h，碳源氣體為天然氣、甲烷或丙烷氣體；高溫除雜處理溫度為 1800°C 2300°C，保溫時(shí)間為5 IOh ;
(6)對(duì)步驟(5)所得固化炭氈表面進(jìn)行涂層處理，即得成品；
涂層的原料及重量配比為硅溶膠硅粉石墨粉=3:0. 5 I. 5: O. 5 I. 5 ; 所述硅粉的純度優(yōu)選> 4N，所述石墨粉的純度優(yōu)選> 4N ；
涂刷方法用毛刷將配制好的涂料涂刷于固化炭氈表面及加工端面，涂層厚度控制在 5 μ m 50 μ m ;
步驟(I)中，所述麻類植物優(yōu)選芒麻、亞麻或黃麻；
步驟(4)中，所述熱固化樹脂優(yōu)選呋喃樹脂或酚醛樹脂。本發(fā)明之用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，低碳環(huán)保，原料來源豐富，價(jià)格低廉；對(duì)固化炭氈表面進(jìn)行涂層處理，能提高氈體表面抗侵蝕能力，能滿足人工晶體生長爐對(duì)高性能隔熱保溫固化炭氈產(chǎn)品的要求；制得的固化炭氈產(chǎn)品密度低，純度高，耐高溫，隔熱保溫性能好，抗熱震性能好，尺寸和形狀保持性好。采用本發(fā)明制造的固化炭氈，特別適用于制造各種大規(guī)格的熱場(chǎng)產(chǎn)品，對(duì)發(fā)展大型硅單晶生長設(shè)備，制造大尺寸的晶體，提升我國微電子技術(shù)水平具有重要意義；為實(shí)現(xiàn)天然植物纖維生態(tài)高值利用和低成本生產(chǎn)高性能隔熱保溫固化炭氈產(chǎn)品開辟了一條新的道路。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。實(shí)施例I
本實(shí)施例包括以下步驟
(I)原麻前處理選擇有效磷含量小于15mg/kg的土壤種植的芒麻作為麻纖維原材料, 經(jīng)收麻、打葉、去骨、刮青(刮去表皮)、清洗、烘干，制成呈絲狀或片狀的原麻；
呈絲狀或片狀的原麻經(jīng)過過濾的清潔自來水清洗后，再用蒸餾水沖洗(簡稱水洗麻)； 原麻在潔凈無塵的環(huán)境中，擺放在塑料、竹子等架子或繩子上烘干或曬干；采用等離子發(fā)射光譜儀對(duì)原麻和水洗麻雜質(zhì)含量進(jìn)行檢測(cè)，水洗麻雜質(zhì)含量較原麻有明顯降低(參見表I);
表I原麻與水洗麻雜質(zhì)含量比較(％)
權(quán)利要求
1.一種用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)原麻前處理選擇有效磷含量小于15mg/kg的土壤種植的麻類植物作為麻纖維原材料，經(jīng)收麻、打葉、去骨、刮青、清洗、烘干，制成呈絲狀或片狀的原麻；呈絲狀或片狀的原麻經(jīng)過過濾的清潔自來水清洗后，再用蒸餾水沖洗；原麻在潔凈無塵的環(huán)境中，烘干或曬干；(2)將步驟(I)制得之原麻切短、開松，經(jīng)清彈機(jī)清彈，得片狀麻絮，原麻開松I 3次， 至少一次初開松；每次開松之后，要抖去灰塵和雜質(zhì)；開松的針具用塑料或竹簽制成；(3)對(duì)步驟(2)所得片狀麻絮置于預(yù)抽真空氮?dú)獗Ｗo(hù)爐內(nèi)進(jìn)行低溫炭化處理，所述低溫炭化處理的最高溫度為350°C 500°C，低溫炭化處理時(shí)間為10 20h ；(4)將經(jīng)步驟(3)低溫炭化處理后的片狀麻絮鋪網(wǎng)，經(jīng)針刺機(jī)針刺成氈；再對(duì)氈體均勻滲入熱固化樹脂，在固化爐中于150 250°C下保溫5h 10h，使之固化定型；(5)對(duì)步驟(4)固化定型后的氈體進(jìn)行高溫炭化、化學(xué)氣相沉積增密、高溫除雜處理， 高溫炭化的溫度為700°C 800°C，保溫時(shí)間為10 20h ;化學(xué)氣相沉積的溫度為950°C 1050°C，沉積時(shí)間為10 20h，碳源氣體為天然氣、甲烷或丙烷氣體；高溫除雜處理溫度為 1800°C 2300°C，保溫時(shí)間為5 IOh ;(6)對(duì)步驟(5)所得固化炭氈表面進(jìn)行涂層處理，即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，其特征在于，步驟(I) 中，所述麻類植物為苧麻、亞麻或黃麻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，其特征在于，步驟(2)中，切短麻段的長度為35mm 150mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，其特征在于，步驟(2) 中，切短麻段的長度為50 60mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，其特征在于，步驟(3)中，升溫方式為程序升溫方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，其特征在于，步驟 (4 )中，所述熱固化樹脂為呋喃樹脂或酚醛樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，其特征在于，步驟(6)中，涂層的原料及重量配比為硅溶膠硅粉石墨粉=3:0. 5 1.5:0. 5 1.5 ;涂刷方法用毛刷將配制好的涂料涂刷于固化炭氈表面及加工端面，涂層厚度控制在5 μ m 50 μ m0
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，其特征在于，所述硅粉的純度彡4N，所述石墨粉的純度彡4N。
全文摘要
一種用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，包括以下步驟(1)原麻前處理；(2)將原麻切短、開松，清彈；(3)低溫炭化處理；(4)鋪網(wǎng)，針刺成氈；再固化定型；(5)對(duì)固化定型后的氈體進(jìn)行高溫炭化、化學(xué)氣相沉積增密、高溫除雜處理；(6)對(duì)所得固化炭氈表面進(jìn)行涂層處理，即得成品。本發(fā)明之用天然麻纖維制造固化炭氈的方法，低碳環(huán)保，原料來源豐富，價(jià)格低廉；對(duì)固化炭氈表面進(jìn)行涂層處理，能提高氈體表面抗侵蝕能力，能滿足人工晶體生長爐對(duì)高性能隔熱保溫固化炭氈產(chǎn)品的要求；制得的固化炭氈產(chǎn)品密度低，純度高，耐高溫，隔熱保溫性能好，抗熱震性能好，尺寸和形狀保持性好。
文檔編號(hào)C04B35/83GK102584310SQ20121000987
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者姚勇剛, 張弛, 蔣建純, 蔣立志 申請(qǐng)人:湖南南方搏云新材料有限責(zé)任公司