碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠及其定型方法與定型裝置的制造方法
【專利說明】碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠及其定型方法與定型裝置
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于碳纖維發(fā)熱體技術領域,具體涉及一種可調發(fā)射率的碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠及其定型方法與定型裝置。
【背景技術】
[0003]紅外輻射加熱是目前工業(yè)和民用加熱領域最為廣泛應用的加熱形式,輻射加熱設備中的主要加熱元件為具有高發(fā)射率的紅外輻射加熱體。目前根據(jù)加熱溫度要求的不同,輻射加熱可分為低溫、中溫和高溫三個等級,而高溫輻射和中溫輻射對于輻射加熱的受熱深度、均勻度均有較高要求。目前熱輻射加熱所用發(fā)熱體的材質主要是金屬和陶瓷,其中陶瓷材質由于自身的原子或分子振動頻率與熱效應波段較為吻合,因此該材質具有較高的熱輻射特性,其紅外發(fā)射率較高。但是陶瓷發(fā)熱體的硬度和脆性較大,對各種異形加熱體加工難度較大。此外目前的輻射加熱均是通用性輻射熱源,即便是對于發(fā)射率較高的輻射發(fā)熱體,也不可能完全針對受熱對象的分子振動光譜特定波段進行匹配式加熱,因此熱效率或多或少存在偏差。
[0004]碳纖維是一種含碳量在93%以上的纖維狀碳材料,碳纖維本身的發(fā)射率可以達到0.9以上,接近絕對黑體,其電熱輻射轉換效率和熱輻射加熱效率都非常高。同時,碳纖維也是一種柔性材料,具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、高溫環(huán)境雜質釋放量少等優(yōu)異特性,用碳纖維作為輻射發(fā)熱體進行電熱輻射設備的制造,特別適合工業(yè)加熱、民用取暖、低溫烘烤設備等多個領域。
[0005]碳纖維發(fā)熱體具有較高的加熱效率,但是為了適應特定波段匹配性加熱的高效目的,需要進行碳纖維發(fā)熱體不同波段的分發(fā)射率的靈活性調節(jié),目前可調發(fā)射率的碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠及其定型方法并未見報道。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明為了實現(xiàn)匹配式加熱的目的,首先進行碳纖維發(fā)熱體專用的可調發(fā)射率的輻射定型膠黏劑的制備,之后采用該輻射定型膠進行碳纖維編織結構發(fā)熱體的氣體封閉式加壓涂覆處理。
[0007]本發(fā)明采用的技術方案如下:
一種碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠,由熱固定樹脂、定型滲透劑和復合納米填料組成,所述定型滲透劑的質量占福射定型膠的10~20%,所述復合納米填料的質量占所述福射定型膠的10~40%,所述復合納米填料由輻射納米填料和增韌納米填料組成,輻射納米填料與增韌納米填料的質量比為5~3:1,所述福射納米填料為碳化娃、氮化硼、氧化鐵、二氧化猛、氧化鋅、石墨、氧化鋁等中的一種或多種組合。
[0008]所述熱固定樹脂為基體膠黏劑,為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、熱固性聚氨酯樹脂等中的一種或多種組合。特點是施膠時膠液易擴散滲透、固化后粘結強度高、韌性好、耐蠕變性、耐熱性好等。
[0009]所述熱固性樹脂I父液的尚溫炭晶化處理后的殘?zhí)苛吭?0%(w/w)以上,可提尚定型后產品的剛度。
[0010]所述定型滲透劑為無水乙醇、硅油、丙酮等中的一種或多種組合,根據(jù)熱固定樹脂的特點,本發(fā)明采用的定型滲透劑,有非常好的附著力,該定型滲透劑通過有效滲透,與熱固性樹脂和復合納米填料發(fā)生作用,使得輻射定型膠具有一定的柔性和韌性,并且使輻射定型膠具有干燥快、滲透性強等特點。
[0011]所述復合填料中的納米輻射填料為含有不同發(fā)射率特性的納米粉末輻射填料。
[0012]所述增韌納米填料為耐高溫韌性高溫無機粉末,主要用作提高復合納米填料中輻射納米填料組分的力學韌性,其包括柔性石墨粉體、碳纖維晶須、氧化鋁晶須、碳化硅晶須等中的一種或兩種組合。
[0013]所述復合納米填料的粒徑為10~50nm之間,本發(fā)明采用合適的復合納米填料粒徑,粒徑太大會沉降,小了容易發(fā)生團聚,使定型劑不均勻。
[0014]—種碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠的定型方法,具有編織結構的碳纖維發(fā)熱體在所述輻射定型膠中浸漬,然后對浸漬后的編織碳纖維發(fā)熱體進行氣體封閉式加壓處理后,干燥即得到定型后的可調發(fā)射率的碳纖維發(fā)熱體。
[0015]具有編織結構的碳纖維是指:碳纖維長絲進行編織處理加工成繩狀或帶狀形式。
[0016]所述浸漬和加壓涂覆處理時間總共為l~5min,可得到性能和效果較好的輻射定型膠。
[0017]所述氣體封閉式加壓涂覆處理的氣體壓力是l~3MPa,氣體采用惰性氣體,為氮氣、氬氣、氦氣等中的一種或多種,所述條件的設置可得到性能和效果較好的輻射定型膠。
[0018]所述干燥溫度為50~80°C,干燥時間為l~5min,所述干燥條件的設置可得到性能和效果較好的輻射定型膠。
[0019]為了更好的實施本發(fā)明所述的定型方法,本發(fā)明提供了一種有利于實施本發(fā)明所述碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠的定型裝置。
[0020]一種碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠的定型裝置,包括按順序依次設置的浸漬裝置、封閉式加壓裝置和快速烘干裝置,所述封閉式加壓裝置上設有加壓進氣口,兩端設有密封結構,所述密封結構為迷宮式氣封結構,保證腔體與外界空氣隔絕,實現(xiàn)封閉氣體加壓。
[0021]所述浸漬裝置設有三根傳動輥,其中一根設置在浸漬裝置內,另外兩根設置在浸漬裝置的上方,保證碳纖維發(fā)熱體不斷向封閉式加壓裝置移動,實現(xiàn)生產工序的不間斷進行。
[0022]所述封閉式加壓裝置與快速烘干裝置之間設置一組擠壓輥,保證封閉式加壓裝置中的碳纖維發(fā)熱體向快速烘干裝置的順利傳送。
[0023]所述浸漬裝置和快速烘干裝置的基本結構為現(xiàn)有技術,在此不再贅述。
[0024]在上述裝置中,碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠定型方法的具體步驟如下:
(1)具有編織結構的碳纖維發(fā)熱體浸漬在裝有碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠的浸漬裝置中;
(2)浸漬之后碳纖維發(fā)熱體到達封閉式加壓裝置中進行氣體封閉式加壓處理; (3)浸漬氣體加壓之后的碳纖維發(fā)熱體進入快速烘干裝置進行干燥,得到采用輻射定型膠定型后的可調發(fā)射率的碳纖維發(fā)熱體。
[0025]所述浸漬和加壓涂覆處理時間總共為l~5min。
[0026]步驟(2)中,所述氣體封閉式加壓涂覆處理的氣體壓力是l~3MPa,氣體采用惰性氣體,為氮氣、氬氣、氦氣等中的一種或多種。
[0027]步驟(3)中,所述干燥溫度為50~80°C,干燥時間為l~5min。
[0028]通過上述定型方法得到的碳纖維發(fā)熱體含有的輻射定型膠的質量分數(shù)為10~40%。
[0029]所述輻射定型膠對具有纖維編織結構的碳纖維發(fā)熱體的涂覆定型處理,采用所述定型裝置進行氣體封閉式加壓涂覆處理,該定型裝置可實現(xiàn)連續(xù)化涂覆,生產效率較高,浸漬輻射定型膠的編織碳纖維發(fā)熱體進入氣體封閉式加壓裝置,該裝置兩側端部通過迷宮式氣封結構保證腔體與外界空氣隔絕,腔內采用惰性氣氛加壓,以實現(xiàn)輻射定型膠可快速滲入具有編織結構的碳纖維發(fā)熱體內部。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
(1)本發(fā)明制備的一種可調發(fā)射率的納米填料改性輻射定型膠粘劑,通過在碳纖維發(fā)熱體表面進行氣體封閉式加壓涂覆技術,有效在碳纖維發(fā)熱體的編織結構的內部及表面均勻的浸漬并形成可調發(fā)射率的輻射基體,形成碳纖維復合材料輻射發(fā)熱體,有效達到針對不同受熱對象調節(jié)分波段發(fā)射率和總發(fā)射率的目的,實現(xiàn)適應特定波段匹配性加熱的高效目的。
[0031](2)本發(fā)明所制備的輻射定型膠可針對不同的碳纖維編織結構進行其流動性和滲透性靈活調整,以保證碳纖維發(fā)熱體的芯部和表面均可快速浸漬均勻定型膠。
[0032](3)本發(fā)明制備的輻射定型膠中包含發(fā)熱體定型滲透劑、納米輻射填料、發(fā)熱體定型納米增韌填料,納米填料改性后的輻射定型膠具有滲透性強、涂覆速度快、涂覆均勻度高、發(fā)射率調節(jié)范圍廣的優(yōu)異特性,法向總發(fā)射率可實現(xiàn)在0.6-0.99之間調節(jié),法向分波段發(fā)射率可實現(xiàn)在2-25微米波段內從0.5-0.98之間任意調節(jié)。
[0033](4)本發(fā)明采用氣體封閉式加壓涂覆處理技術實現(xiàn)輻射定型膠對碳纖維編織發(fā)熱體的均勻快速涂覆,惰性氣體的加壓封閉腔可保證定型膠對碳纖維發(fā)熱體的快速滲透,所制備的碳纖維輻射發(fā)熱體具有柔性和一定韌性,可保證后續(xù)的高溫炭晶化處理過程順利進行。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明中的可調發(fā)射率的碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠的定型裝置。
[0035]其中,1、浸漬裝置,2、封閉式加壓裝置,3、快速烘干裝置,4、傳動輥,5、迷宮氣封,6、加壓進氣口,7、擠壓輥、8、碳纖維發(fā)熱體,9、輻射定型膠。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0037]實施例1
如圖1所示,一種碳纖維發(fā)熱體用輻射定型膠的定型裝置,包括按順序依次設置的浸漬裝置1、封