專(zhuān)利名稱(chēng)：炭素材料成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及炭素材料成型技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種炭素材料成型方法。
背景技術(shù)：
炭和石墨材料是以碳元素為主的非金屬固體材料，其中炭材料基本上由非石墨質(zhì)碳組成的材料，而石墨材料則是基本上由石墨質(zhì)碳組成的材料。為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，有時(shí)也把炭和石墨材料統(tǒng)稱(chēng)為炭素材料(或碳材料)。炭素材料是無(wú)機(jī)非金屬材料，具有很多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，即輕量，多孔性，導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，耐腐蝕性，潤(rùn)滑性，高溫強(qiáng)度，耐熱性，耐熱沖擊性，低熱膨脹，低彈性，高純度，可加工性等，可以說(shuō)，炭素材料兼有金屬、陶瓷和有機(jī)高分子三種主要固體材料的特性，并且炭素材料具有上述三種材料不具有的性質(zhì)，比如比彈性率和比強(qiáng)度高，減震率大，生物相容性好，具有自潤(rùn)滑性及中子減速能力等特點(diǎn)。自炭素材料問(wèn)世以來(lái)，炭素材料成型方法一直作為各國(guó)研發(fā)的重大課題，在實(shí)際應(yīng)用中，目前世界范圍內(nèi)炭素材料成型方法一般先制成毛坯后再機(jī)械加工，這種方法不但費(fèi)時(shí)費(fèi)工，浪費(fèi)資源，增加污染，成本高，而且生產(chǎn)工期長(zhǎng)，效率低下，為了克服這些缺陷，實(shí)現(xiàn)炭素材料一次成型是國(guó)內(nèi)外一直謀求解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)炭素材料一次成型，進(jìn)而大幅提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)能，減少資源浪費(fèi)和污染，降低成本的炭素材料成型方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種炭素材料成型方法，包含以下步驟，1、將竹炭粉、 煅焦粉、生焦粉混合制成第一混合物，在第一混合物中，竹炭粉占的重量比為50 80%， 煅焦粉占的重量比為10 25%，余下的為生焦粉，竹炭粉、煅焦粉、生焦粉的顆粒大小為 50 200目中任一值，2、將第一混合物與粘結(jié)劑混合制成第二混合物，在第二混合物中，粘結(jié)劑占的重量比為15 40%，3、將第二混合物干燥處理制成第三混合物，干燥溫度至少為 500C，干燥時(shí)間至少為50min，4、將第三混合物粉碎處理制成第四混合物，第四混合物的顆粒大小為50 200目中任一值，5、將第四混合物放入模具內(nèi)一次成型成制品，成型溫度至少為80°C，成型保壓壓力至少為20噸，成型保壓時(shí)間至少為anin。采用上述方法后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)及有益效果采用本發(fā)明提供的步驟和配方，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)，能夠容易實(shí)現(xiàn)一次成型，進(jìn)而大幅提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)能，減少資源浪費(fèi)和污染，降低成本，而且經(jīng)上述步驟和配方得到的制品能夠滿(mǎn)足焙燒要求，焙燒成品率高。作為改進(jìn)，它還包括，6、將所述制品焙燒成成品，焙燒溫度至少為600°C，焙燒時(shí)間至少為5小時(shí)，在上述焙燒條件下，焙燒得到的成品率高，成品性能好，成品中各添加劑將碳化，能夠使成品中碳含量盡可能高。作為進(jìn)一步改進(jìn)，焙燒前將所述制品干燥處理，干燥溫度至少為80°C，干燥時(shí)間至少為30 min，經(jīng)這樣處理后，能夠?qū)⒅破范逊牌饋?lái)焙燒，而無(wú)需一個(gè)個(gè)單獨(dú)分開(kāi)放置，使得焙燒效率大大提高。作為進(jìn)一步改進(jìn)，焙燒過(guò)程中，焙燒室為密封或者真空，這樣，能夠防止外界空氣或者內(nèi)外空氣對(duì)焙燒的影響，成品中各添加劑將充分碳化而幾乎不會(huì)被空氣中氧氣氧化， 能夠使成品中碳含量占到99 %以上。作為進(jìn)一步改進(jìn)，第一混合物與粘結(jié)劑混合方式為攪拌的同時(shí)進(jìn)行碾壓，這樣，能夠使粘結(jié)劑均勻分布于混合物的粉粒間，甚至是各個(gè)顆粒本身具有的空隙或者孔隙中，更有利于在成型時(shí)粉粒間結(jié)合，使成型容易，制品性能好。作為進(jìn)一步改進(jìn)，在第三混合物或者第四混合物中混入乙二醇或者食用油，乙二醇或者食用油占的重量比至少為0. 001%，這樣，不管是第三混合物中混入再粉碎成為第四混合物，還是直接在第四混合物混入，最終目的都是要使第四混合物混有食用油，食用油有利于增加混合物的流動(dòng)性，以利于成型和脫模，而且食用油無(wú)毒，更符合健康要求。作為進(jìn)一步改進(jìn)，在第三混合物或者第四混合物中混入硬脂酸或者硬脂酸鋅，硬脂酸或者硬脂酸鋅占的重量比至少為0. 0001%，這樣，最終，第四混合物中混有硬脂酸，硬脂酸有利于成型過(guò)程中的脫模。作為進(jìn)一步改進(jìn)，將第四混合物預(yù)熱，預(yù)熱溫度至少為60°C，這樣，能夠增加第四混合物的流動(dòng)性，以利于成型，并提高生產(chǎn)效率。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明炭素材料成型方法，包含以下步驟，1、將竹炭粉、煅焦粉、生焦粉混合制成第一混合物，在第一混合物中，竹炭粉占的重量比為50 80%，煅焦粉占的重量比為10 25%，余下的為生焦粉，竹炭粉、煅焦粉、生焦粉的顆粒大小為50 200目中任一值，2、將第一混合物與粘結(jié)劑混合制成第二混合物，在第二混合物中，粘結(jié)劑占的重量比為15 40%，3、將第二混合物干燥處理制成第三混合物，干燥溫度至少為50°C，干燥時(shí)間至少為 50min，4、將第三混合物粉碎處理制成第四混合物，第四混合物的顆粒大小為50 200目中任一值，5、將第四混合物放入模具內(nèi)一次成型成制品，成型溫度至少為80°C，成型保壓壓力至少為20噸，成型保壓時(shí)間至少為2min，模具采用現(xiàn)有壓模技術(shù)即可，壓機(jī)采用四柱油壓機(jī)，為了便于脫模，可以采用脫模劑來(lái)幫助脫模，6、將所述制品焙燒成成品，焙燒溫度至少為600°C，焙燒時(shí)間至少為5小時(shí)。焙燒前將所述制品干燥處理，干燥溫度至少為80°C，干燥時(shí)間至少為30min。焙燒過(guò)程中，焙燒室為密封或者真空。所述竹炭粉、煅焦粉、生焦粉均經(jīng)過(guò)260(TC高溫活性處理。第一混合物與粘結(jié)劑混合方式為攪拌的同時(shí)進(jìn)行碾壓。在第三混合物或者第四混合物中混入乙二醇或者食用油，乙二醇或者食用油占的重量比至少為0. 001%，該食用油可以為菜籽油。在第三混合物或者第四混合物中混入硬脂酸或者硬脂酸鋅，硬脂酸或者硬脂酸鋅占的重量比至少為0. 0001%。將第四混合物預(yù)熱，預(yù)熱溫度至少為60°C，可以單獨(dú)放在加熱裝置里預(yù)熱，也可直接放在模具的成型腔里面，通過(guò)攪拌使已經(jīng)受熱的模具對(duì)第四混合物進(jìn)行預(yù)熱。所述粘結(jié)劑為木質(zhì)素酚醛樹(shù)脂。對(duì)所述制品或成品進(jìn)行打磨處理，目的是使制品或成品表面質(zhì)量和形狀更好并適
于鍍層。通過(guò)步驟6能夠使制品耐高溫性能、強(qiáng)度、硬度以及成品中碳含量的占比進(jìn)一步提高，并適于電磁爐等加熱設(shè)備，從而滿(mǎn)足一些產(chǎn)品要求，比如鍋、燒烤板、煎鍋等。而一些產(chǎn)品，比如電腦用散熱片，無(wú)需焙燒即可直接使用，但在成本允許的情況下，經(jīng)過(guò)焙燒則更好。以成型生活中日常用的鍋為例，燒烤板、煎鍋、電腦用散熱片等類(lèi)似，區(qū)別在于所用壓模的成型腔的形狀不同，壓模結(jié)構(gòu)及制造為現(xiàn)有技術(shù)，第一種方案在第一混合物中，竹炭粉占的重量比為60%，煅焦粉占的重量比為 20%，余下的為生焦粉，竹炭粉的顆粒大小為80目，煅焦粉的顆粒大小為100目，生焦粉的顆粒大小為120目；在第二混合物中，木質(zhì)素酚醛樹(shù)脂占的重量比為15% ；步驟3中的干燥溫度為50°C，干燥時(shí)間為70min;步驟4中，第四混合物的顆粒大小為50目；步驟5中， 成型溫度為135°C，成型保壓壓力為120噸，成型保壓時(shí)間為5min ；焙燒前將所述制品干燥處理，干燥溫度為330°C，干燥時(shí)間為30min ；焙燒溫度為850°C，焙燒時(shí)間為48小時(shí)。這樣制作的鍋具有導(dǎo)熱系數(shù)高、蓄熱效果好、遠(yuǎn)紅外功能強(qiáng)、比重輕、耐高溫性好、耐即冷即熱性好、負(fù)離子功能，耐高溫性好是指，空氣中耐高溫350°C，保護(hù)氣氛中耐高溫3000°C以上，耐即冷即熱性好是指，可在鍋的溫度達(dá)到350°C以上放入冷水中驟冷。第二種方案在第一混合物中，竹炭粉占的重量比為80%，煅焦粉占的重量比為 10%，余下的為生焦粉，竹炭粉的顆粒大小為100目，煅焦粉的顆粒大小為120目，生焦粉的顆粒大小為80目；在第二混合物中，木質(zhì)素酚醛樹(shù)脂占的重量比為；步驟3中的干燥溫度為85°C，干燥時(shí)間為50min;步驟4中，第四混合物的顆粒大小為80目；步驟5中，成型溫度為190°C，成型保壓壓力為150噸，成型保壓時(shí)間為7min ；焙燒前將所述制品干燥處理，干燥溫度為200°C，干燥時(shí)間為50min ；焙燒溫度為600°C，焙燒時(shí)間為60小時(shí)。第三種方案在第一混合物中，竹炭粉占的重量比為50%，煅焦粉占的重量比為 25%，余下的為生焦粉，竹炭粉的顆粒大小為200目，煅焦粉的顆粒大小為50目，生焦粉的顆粒大小為150目；在第二混合物中，木質(zhì)素酚醛樹(shù)脂占的重量比為40%;步驟3中的干燥溫度為70°C，干燥時(shí)間為120min;步驟4中，第四混合物的顆粒大小為200目；步驟5中，成型溫度為100°C，成型保壓壓力為200噸，成型保壓時(shí)間為IOmin ；焙燒前將所述制品干燥處理，干燥溫度為100°C，干燥時(shí)間為150min ；焙燒溫度為1300°C，焙燒時(shí)間為M小時(shí)。乙二醇或者食用油、硬脂酸或者硬脂酸鋅占的重量比分別為0.001^^0.0001%, 乙二醇或者食用油、硬脂酸或者硬脂酸鋅占的重量比可以分別為0.015%、0. 0095%，乙二醇或者食用油、硬脂酸或者硬脂酸鋅占的重量比可以分別為0. 031%,0. 010%，乙二醇或者食用油、硬脂酸或者硬脂酸鋅占的重量比可以分別為0. 04%、0.015%。
權(quán)利要求
1.一種炭素材料成型方法，其特征在于，包含以下步驟，1、將竹炭粉、煅焦粉、生焦粉混合制成第一混合物，在第一混合物中，竹炭粉占的重量比為50 80%，煅焦粉占的重量比為10 25%，余下的為生焦粉，竹炭粉、煅焦粉、生焦粉的顆粒大小為50 200目中任一值，2、將第一混合物與粘結(jié)劑混合制成第二混合物，在第二混合物中，粘結(jié)劑占的重量比為 15 40%，3、將第二混合物干燥處理制成第三混合物，干燥溫度至少為50°C，干燥時(shí)間至少為50min，4、將第三混合物粉碎處理制成第四混合物，第四混合物的顆粒大小為50 200 目中任一值，5、將第四混合物放入模具內(nèi)一次成型成制品，成型溫度至少為80°C，成型保壓壓力至少為20噸，成型保壓時(shí)間至少為anin。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，它還包括，6、將所述制品焙燒成成品，焙燒溫度至少為600°C，焙燒時(shí)間至少為5小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭素材料成型方法，其特征在于，焙燒前將所述制品干燥處理，干燥溫度至少為80°C，干燥時(shí)間至少為30min。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的炭素材料成型方法，其特征在于，焙燒過(guò)程中，焙燒室為密封或者真空。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，第一混合物與粘結(jié)劑混合方式為攪拌的同時(shí)進(jìn)行碾壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，在第三混合物或者第四混合物中混入乙二醇或者食用油，乙二醇或者食用油占的重量比至少為0. 001%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，在第三混合物或者第四混合物中混入硬脂酸或者硬脂酸鋅，硬脂酸或者硬脂酸鋅占的重量比至少為0. 0001%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6或7所述的炭素材料成型方法，其特征在于，將第四混合物預(yù)熱，預(yù)熱溫度至少為60°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑為木質(zhì)素酚醛樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種能夠?qū)崿F(xiàn)炭素材料一次成型，進(jìn)而大幅提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)能，減少資源浪費(fèi)和污染，降低成本的炭素材料成型方法，1、第一混合物，竹炭粉占的重量比為50～80％，煅焦粉占的重量比為10～25％，竹炭粉、煅焦粉、生焦粉的顆粒大小為50～200目，2、第二混合物，粘結(jié)劑占的重量比為15～40％，3、將第二混合物干燥處理制成第三混合物，干燥溫度至少為50℃，干燥時(shí)間至少為50min，4、將第三混合物粉碎處理制成第四混合物，第四混合物的顆粒大小為50～200目中任一值，5、將第四混合物放入模具內(nèi)一次成型成制品，成型溫度至少為80℃，成型保壓壓力至少為20噸，成型保壓時(shí)間至少為2min。
文檔編號(hào)C01B31/02GK102408104SQ201110219260
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者陸建根 申請(qǐng)人:杭州?？荡毒哂邢薰?br>