CN102408104A - 炭素材料成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够实现炭素材料一次成型，进而大幅提高生产效率，实现高产能，减少资源浪费和污染，降低成本的炭素材料成型方法，1、第一混合物，竹炭粉占的重量比为50～80％，煅焦粉占的重量比为10～25％，竹炭粉、煅焦粉、生焦粉的颗粒大小为50～200目，2、第二混合物，粘结剂占的重量比为15～40％，3、将第二混合物干燥处理制成第三混合物，干燥温度至少为50℃，干燥时间至少为50min，4、将第三混合物粉碎处理制成第四混合物，第四混合物的颗粒大小为50～200目中任一值，5、将第四混合物放入模具内一次成型成制品，成型温度至少为80℃，成型保压压力至少为20吨，成型保压时间至少为2min。
Description
技术领域
本发明涉及炭素材料成型技术领域，具体讲是一种炭素材料成型方法。
背景技术
炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料。为了简便起见，有时也把炭和石墨材料统称为炭素材料(或碳材料)。炭素材料是无机非金属材料，具有很多独特的物理化学性质，即轻量，多孔性，导电性，导热性，耐腐蚀性，润滑性，高温强度，耐热性，耐热冲击性，低热膨胀，低弹性，高纯度，可加工性等，可以说，炭素材料兼有金属、陶瓷和有机高分子三种主要固体材料的特性，并且炭素材料具有上述三种材料不具有的性质，比如比弹性率和比强度高，减震率大，生物相容性好，具有自润滑性及中子减速能力等特点。
自炭素材料问世以来，炭素材料成型方法一直作为各国研发的重大课题，在实际应用中，目前世界范围内炭素材料成型方法一般先制成毛坯后再机械加工，这种方法不但费时费工，浪费资源，增加污染，成本高，而且生产工期长，效率低下，为了克服这些缺陷，实现炭素材料一次成型是国内外一直谋求解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点，提供一种能够实现炭素材料一次成型，进而大幅提高生产效率，实现高产能，减少资源浪费和污染，降低成本的炭素材料成型方法。
本发明的技术方案是，提供一种炭素材料成型方法，包含以下步骤，1、将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉混合制成第一混合物，在第一混合物中，竹炭粉占的重量比为50～80％，煅焦粉占的重量比为10～25％，余下的为生焦粉，竹炭粉、煅焦粉、生焦粉的颗粒大小为50～200目中任一值，2、将第一混合物与粘结剂混合制成第二混合物，在第二混合物中，粘结剂占的重量比为15～40％，3、将第二混合物干燥处理制成第三混合物，干燥温度至少为50℃，干燥时间至少为50min，4、将第三混合物粉碎处理制成第四混合物，第四混合物的颗粒大小为50～200目中任一值，5、将第四混合物放入模具内一次成型成制品，成型温度至少为80℃，成型保压压力至少为20吨，成型保压时间至少为2min。
采用上述方法后，本发明与现有技术相比，具有以下显著优点及有益效果：采用本发明提供的步骤和配方，经实际生产，能够容易实现一次成型，进而大幅提高生产效率，实现高产能，减少资源浪费和污染，降低成本，而且经上述步骤和配方得到的制品能够满足焙烧要求，焙烧成品率高。
作为改进，它还包括，6、将所述制品焙烧成成品，焙烧温度至少为600℃，焙烧时间至少为5小时，在上述焙烧条件下，焙烧得到的成品率高，成品性能好，成品中各添加剂将碳化，能够使成品中碳含量尽可能高。
作为进一步改进，焙烧前将所述制品干燥处理，干燥温度至少为80℃，干燥时间至少为30 min，经这样处理后，能够将制品堆放起来焙烧，而无需一个个单独分开放置，使得焙烧效率大大提高。
作为进一步改进，焙烧过程中，焙烧室为密封或者真空，这样，能够防止外界空气或者内外空气对焙烧的影响，成品中各添加剂将充分碳化而几乎不会被空气中氧气氧化，能够使成品中碳含量占到99％以上。
作为进一步改进，第一混合物与粘结剂混合方式为搅拌的同时进行碾压，这样，能够使粘结剂均匀分布于混合物的粉粒间，甚至是各个颗粒本身具有的空隙或者孔隙中，更有利于在成型时粉粒间结合，使成型容易，制品性能好。
作为进一步改进，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为0.001％，这样，不管是第三混合物中混入再粉碎成为第四混合物，还是直接在第四混合物混入，最终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动性，以利于成型和脱模，而且食用油无毒，更符合健康要求。
作为进一步改进，在第三混合物或者第四混合物中混入硬脂酸或者硬脂酸锌，硬脂酸或者硬脂酸锌占的重量比至少为0.0001％，这样，最终，第四混合物中混有硬脂酸，硬脂酸有利于成型过程中的脱模。
作为进一步改进，将第四混合物预热，预热温度至少为60℃，这样，能够增加第四混合物的流动性，以利于成型，并提高生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明炭素材料成型方法，包含以下步骤，1、将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉混合制成第一混合物，在第一混合物中，竹炭粉占的重量比为50～80％，煅焦粉占的重量比为10～25％，余下的为生焦粉，竹炭粉、煅焦粉、生焦粉的颗粒大小为50～200目中任一值，2、将第一混合物与粘结剂混合制成第二混合物，在第二混合物中，粘结剂占的重量比为15～40％，3、将第二混合物干燥处理制成第三混合物，干燥温度至少为50℃，干燥时间至少为50min，4、将第三混合物粉碎处理制成第四混合物，第四混合物的颗粒大小为50～200目中任一值，5、将第四混合物放入模具内一次成型成制品，成型温度至少为80℃，成型保压压力至少为20吨，成型保压时间至少为2min，模具采用现有压模技术即可，压机采用四柱油压机，为了便于脱模，可以采用脱模剂来帮助脱模，6、将所述制品焙烧成成品，焙烧温度至少为600℃，焙烧时间至少为5小时。
焙烧前将所述制品干燥处理，干燥温度至少为80℃，干燥时间至少为30min。
焙烧过程中，焙烧室为密封或者真空。
所述竹炭粉、煅焦粉、生焦粉均经过2600℃高温活性处理。
第一混合物与粘结剂混合方式为搅拌的同时进行碾压。
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为0.001％，该食用油可以为菜籽油。
在第三混合物或者第四混合物中混入硬脂酸或者硬脂酸锌，硬脂酸或者硬脂酸锌占的重量比至少为0.0001％。
将第四混合物预热，预热温度至少为60℃，可以单独放在加热装置里预热，也可直接放在模具的成型腔里面，通过搅拌使已经受热的模具对第四混合物进行预热。
所述粘结剂为木质素酚醛树脂。
对所述制品或成品进行打磨处理，目的是使制品或成品表面质量和形状更好并适于镀层。
通过步骤6能够使制品耐高温性能、强度、硬度以及成品中碳含量的占比进一步提高，并适于电磁炉等加热设备，从而满足一些产品要求，比如锅、烧烤板、煎锅等。而一些产品，比如电脑用散热片，无需焙烧即可直接使用，但在成本允许的情况下，经过焙烧则更好。
以成型生活中日常用的锅为例，烧烤板、煎锅、电脑用散热片等类似，区别在于所用压模的成型腔的形状不同，压模结构及制造为现有技术，
第一种方案：在第一混合物中，竹炭粉占的重量比为60％，煅焦粉占的重量比为20％，余下的为生焦粉，竹炭粉的颗粒大小为80目，煅焦粉的颗粒大小为100目，生焦粉的颗粒大小为120目；在第二混合物中，木质素酚醛树脂占的重量比为15％；步骤3中的干燥温度为50℃，干燥时间为70min；步骤4中，第四混合物的颗粒大小为50目；步骤5中，成型温度为135℃，成型保压压力为120吨，成型保压时间为5min；焙烧前将所述制品干燥处理，干燥温度为330℃，干燥时间为30min；焙烧温度为850℃，焙烧时间为48小时。这样制作的锅具有导热系数高、蓄热效果好、远红外功能强、比重轻、耐高温性好、耐即冷即热性好、负离子功能，耐高温性好是指，空气中耐高温350℃，保护气氛中耐高温3000℃以上，耐即冷即热性好是指，可在锅的温度达到350℃以上放入冷水中骤冷。
第二种方案：在第一混合物中，竹炭粉占的重量比为80％，煅焦粉占的重量比为10％，余下的为生焦粉，竹炭粉的颗粒大小为100目，煅焦粉的颗粒大小为120目，生焦粉的颗粒大小为80目；在第二混合物中，木质素酚醛树脂占的重量比为28％；步骤3中的干燥温度为85℃，干燥时间为50min；步骤4中，第四混合物的颗粒大小为80目；步骤5中，成型温度为190℃，成型保压压力为150吨，成型保压时间为7min；焙烧前将所述制品干燥处理，干燥温度为200℃，干燥时间为50min；焙烧温度为600℃，焙烧时间为60小时。
第三种方案：在第一混合物中，竹炭粉占的重量比为50％，煅焦粉占的重量比为25％，余下的为生焦粉，竹炭粉的颗粒大小为200目，煅焦粉的颗粒大小为50目，生焦粉的颗粒大小为150目；在第二混合物中，木质素酚醛树脂占的重量比为40％；步骤3中的干燥温度为70℃，干燥时间为120min；步骤4中，第四混合物的颗粒大小为200目；步骤5中，成型温度为100℃，成型保压压力为200吨，成型保压时间为10min；焙烧前将所述制品干燥处理，干燥温度为100℃，干燥时间为150min；焙烧温度为1300℃，焙烧时间为24小时。
乙二醇或者食用油、硬脂酸或者硬脂酸锌占的重量比分别为0.001％、0.0001％，乙二醇或者食用油、硬脂酸或者硬脂酸锌占的重量比可以分别为0.015％、0.0095％，乙二醇或者食用油、硬脂酸或者硬脂酸锌占的重量比可以分别为0.031％、0.010％，乙二醇或者食用油、硬脂酸或者硬脂酸锌占的重量比可以分别为0.04％、0.015％。
Claims (9)
1.一种炭素材料成型方法，其特征在于，包含以下步骤，1、将竹炭粉、煅焦粉、生焦粉混合制成第一混合物，在第一混合物中，竹炭粉占的重量比为50～80％，煅焦粉占的重量比为10～25％，余下的为生焦粉，竹炭粉、煅焦粉、生焦粉的颗粒大小为50～200目中任一值，2、将第一混合物与粘结剂混合制成第二混合物，在第二混合物中，粘结剂占的重量比为15～40％，3、将第二混合物干燥处理制成第三混合物，干燥温度至少为50℃，干燥时间至少为50min，4、将第三混合物粉碎处理制成第四混合物，第四混合物的颗粒大小为50～200目中任一值，5、将第四混合物放入模具内一次成型成制品，成型温度至少为80℃，成型保压压力至少为20吨，成型保压时间至少为2min。
2.根据权利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，它还包括，6、将所述制品焙烧成成品，焙烧温度至少为600℃，焙烧时间至少为5小时。
3.根据权利要求2所述的炭素材料成型方法，其特征在于，焙烧前将所述制品干燥处理，干燥温度至少为80℃，干燥时间至少为30min。
4.根据权利要求2所述的炭素材料成型方法，其特征在于，焙烧过程中，焙烧室为密封或者真空。
5.根据权利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，第一混合物与粘结剂混合方式为搅拌的同时进行碾压。
6.根据权利要求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为0.001％。
7.根据权利要求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锌，硬脂酸或者硬脂酸锌占的重量比至少为0.0001％。
8.根据权利要求1或6或7所述的炭素材料成型方法，其特征在于，将第四混合物预热，预热温度至少为60℃。
9.根据权利要求1所述的炭素材料成型方法，其特征在于，所述粘结剂为木质素酚醛树脂。
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