碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種直拉單晶硅爐碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯，它包括有由柔性石墨紙卷曲成型的基材，基材的卷曲接觸面之間涂覆有粘接劑并構(gòu)成粘結(jié)層。形成一種由柔性石墨紙和粘接材料構(gòu)成的復合隔熱材料。本方案的優(yōu)點在于：熱導系數(shù)小，隔熱效果好、升降溫速度快，熱慣性小。熱場系統(tǒng)穩(wěn)定，保溫性能良好。操作方便，利于環(huán)保。
【專利說明】碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫隔熱材料【技術領域】，尤其是指直拉單晶硅爐熱場系統(tǒng)使用的一種碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯。
【背景技術】
[0002]單晶爐熱場系統(tǒng)是直拉硅單晶生長設備的核心，熱場的優(yōu)劣對單晶硅的質(zhì)量有很大的影響，合適的熱場參夠生長出高質(zhì)量的單晶，不好的熱場容易使單晶變成多晶，或者根本無法引晶，有的熱場雖然能夠生長單晶，但質(zhì)量較差，有位錯和其它結(jié)構(gòu)缺陷，因此，找到好的熱場條件，配置最佳的熱場系統(tǒng)，是非常重要的直拉單晶工藝技術。
[0003]目前國內(nèi)的單晶爐熱場所用保溫材料基本上都是采用石墨桶和石墨化高純軟炭氈的組合體。其中石墨化高純軟炭氈起到保溫隔熱作用，而石墨筒則作為其內(nèi)襯，起到防止高溫氣流對其沖刷和侵蝕，并且對上部構(gòu)件具有支撐作用。但是采用石墨材料制作的內(nèi)襯價格昂貴，生產(chǎn)制作工期長，性脆易碎，導熱系數(shù)高，保溫性能差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種造價低、加工制作工期短，產(chǎn)品重量輕，強度可以滿足要求的碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為:一種直拉單晶硅爐碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯，它包括有由柔性石墨紙卷曲成型的基材，基材的卷曲接觸面之間涂覆有粘接劑并構(gòu)成粘結(jié)層。形成一種由柔性石墨紙和粘接材料構(gòu)成的復合隔熱材料。
[0006]碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯的粘接層由以下原料按配比制成:所述的粘接劑由100份樹脂、20-50份稀釋劑、10-40耐高溫填料混合形成；
樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂、脲醛樹脂中的一種或幾種混合形成；稀釋劑為乙醇、丙酮、丁酮、環(huán)氧丙烷丁基醚、環(huán)氧丙烷苯基醚、環(huán)已酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異戊酯、香蕉水的一種或幾種混合形成；
所述的耐高溫填料為二氧化鈦、二氧化硅、二氧化鋯、氮化硅、高純硅粉、高純石墨粉、炭黑中的一種或幾種混合形成；
其制備方法包括以下步驟:
(1)粘接劑的配制:按照上述比例將所需材料投入容器中，用高速攪拌機混合均勻至合適粘度，待用；
(2)涂覆:將配制好的粘接劑均勻涂抹在膨脹石墨紙表面，再通過卷制機將膨脹石墨紙卷制形成疊層復合坯料；
(3)低溫固化:將坯料放入固化爐內(nèi)進行固化，固化溫度為100-200°C，時間為2-8小
時；
(4)炭化:
將固化后的坯料放入高溫炭化爐內(nèi)；在高溫炭化爐內(nèi)充入惰性氣體；所述的惰性氣體為氦、氖、氬、氪、氙、氡、氮氣中的一種或幾種；
高溫炭化爐由室溫上升至600°C，升溫速度為每分鐘1°C，升至600°C后恒溫3-5小時后，隨爐降溫；
(5)加工成型:將炭化后的坯體經(jīng)過機械加工成需要的尺寸和形狀；
(6)真空提純:保持爐內(nèi)壓力在2000帕以下，爐溫以每分鐘1°C的升溫速度由室溫升至20000C，恒溫3-5小時，隨爐降溫。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
(I)熱導性能:在1000-2300°C非氧或者真空氣氛條件下，熱導系數(shù)小，隔熱效果好。
[0008](2)比熱效能:升降溫速度快，熱慣性小。
(3)使用方便:直接安裝，即可使用。
[0009](4)熱場系統(tǒng):熱場系統(tǒng)穩(wěn)定，保溫性能良好。
[0010](5)使用操作: 操作方便，降低勞動強度、利于環(huán)保。
【具體實施方式】
[0011]下面對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的較佳實施例為:本實施例所述碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯的粘接層由以下原料按配比制成:所述的粘接劑由100份樹脂、20份稀釋劑、40耐高溫填料混合形成；樹脂為由酚醛樹脂和脲醛樹脂混合后再加入一定量的酒精混合形成；所述的耐高溫填料為炭黑。
[0012]其制備方法包括以下步驟:
(I)粘接劑的配制:按照上述比例將所需材料投入容器中，用高速攪拌機混合均勻至合適粘度，待用。
[0013](2)涂覆:將配制好的粘接劑均勻涂抹在膨脹石墨紙表面，再通過卷制機將膨脹石墨紙卷制形成疊層復合坯料；
(3)低溫固化:將坯料放入固化爐內(nèi)進行固化，固化溫度為150°C，時間為6小時；
(4)炭化:
將固化后的坯料放入高溫炭化爐內(nèi)；
在高溫炭化爐內(nèi)充入惰性氣體，惰性氣體為氬氣；
高溫炭化爐由室溫上升至600°C，升溫速度為每分鐘1°C，升至600°C后恒溫4小時后，隨爐降溫；
(5)加工成型:將炭化后的坯體經(jīng)過機械加工成需要的尺寸和形狀。
[0014](6)真空提純:保持爐內(nèi)壓力在2000帕以下，爐溫以每分鐘1°C的升溫速度由室溫升至2000°C，恒溫4小時，隨爐降溫。
[0015]采用上述方案以厚度0.5mm柔性石墨紙制成的碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯,參照GB/T5486-2008《無機硬質(zhì)絕熱材料試驗方法》進行抗壓強度的測試，平行方向上的抗壓強度為
4.19MPa,垂直方向上的抗壓強度為0.59MPa。參照GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關特性的測定防護熱板法》在平均溫度24.6°C，碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯的導熱系數(shù)檢測結(jié)果為:0.910ff/(m*K)o
[0016]采用上述方案以厚度Imm柔性石墨紙制成的碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯，參照GB/T5486-2008《無機硬質(zhì)絕熱材料試驗方法》進行抗壓強度的測試，平行方向上的抗壓強度為
3.95MPa,垂直方向上的抗壓強度為0.48MPa。參照GB/T10294-2008《絕熱材料穩(wěn)態(tài)熱阻及有關特性的測定防護熱板法》在平均溫度24.6°C，碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯的導熱系數(shù)檢測結(jié)果為:1.01W/(m*K)。
[0017]以上所述之實施例只為本發(fā)明之較佳實施例，并非以此限制本發(fā)明的實施范圍，故凡依本發(fā)明之形狀、原理所 作的變化，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.碳紙疊層復合隔熱內(nèi)襯，其特征在于:包括有由柔性石墨紙卷曲成型的基材，基材的卷曲接觸面之間涂覆有粘接劑并構(gòu)成粘結(jié)層； 粘接層由以下原料按配比制成:所述的粘接劑由100份樹脂、20-50份稀釋劑、10-40耐高溫填料混合形成； 樹脂為環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂、脲醛樹脂中的一種或幾種混合形成；稀釋劑為乙醇、丙酮、丁酮、環(huán)氧丙烷丁基醚、環(huán)氧丙烷苯基醚、環(huán)已酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異戊酯、香蕉水的一種或幾種混合形成； 所述的耐高溫填料為二氧化硅、二氧化鋯、氮化硅、二氧化鈦、高純硅粉、高純石墨粉、炭黑中的一種或幾種混合形成； 其制備方法包括以下步驟: (1)粘接劑的配制:按照上述比例將所需材料投入容器中，用高速攪拌機混合均勻至合適粘度，待用； (2)涂覆:將配制好的粘接劑均勻涂抹在膨脹石墨紙表面，再通過卷制機將膨脹石墨紙卷制形成疊層復合坯料； (3)低溫固化:將坯料放入固化爐內(nèi)進行固化，固化溫度為100-200°C，時間為2-8小時； (4)炭化: 將固化后的坯料放入高溫炭化爐內(nèi)； 在高溫炭化爐內(nèi)充入惰性氣 體；所述的惰性氣體為氦、氖、氬、氪、氙、氡、氮氣中的一種或幾種； 高溫炭化爐由室溫上升至600°C，升溫速度為每分鐘1°C，升至600°C后恒溫3-5小時后，隨爐降溫； (5)加工成型:將炭化后的坯體經(jīng)過機械加工成需要的尺寸和形狀； (6)真空提純:保持爐內(nèi)壓力在2000帕以下，爐溫以每分鐘1°C的升溫速度由室溫升至20000C，恒溫3-5小時，隨爐降溫。
【文檔編號】C09J11/06GK103663407SQ201210348247
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月19日 優(yōu)先權日:2012年9月19日
【發(fā)明者】趙祥志, 沈鐳, 趙叔陽, 趙峰, 杜新民, 高廣穎, 李崇新 申請人:益陽祥瑞科技有限公司