甘肃郝氏炭纤维是一家专门从事碳布,硬质复合炭毡,炭纤维布,炭纤维复合毡的民营高新技术企业。
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甘肃聚丙烯腈基石墨毡碳纤维复合材料应用
来源:www.gshaoshi.com 发布时间:2019/3/6 13:54:17
它是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度(<2.0g/cm3)、高强度、高比模量、低膨胀系数、摩擦性能好,以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点,是如今在1650℃以上应用的少数备选材料,最高理论温度更高达2600℃,因此被认为是最有发展前途的高温材料之一。光伏产业中所使用的碳/碳复合材料主要是用于制造坩埚,作为熔炼多晶硅或单晶硅的器皿,在氢化炉热场、直拉单晶热场、多晶铸锭炉热场等工艺作为关键设备。

以往此类坩埚主要利用高纯石墨制造,但高纯石墨为国外控制,而且随着拉硅单晶炉和多晶铸锭炉生产设备的大型化,石墨材料难以满足。碳/碳复合材料具有可设计性和良好的热物理性能,和石墨热场材料相比,具有非常大的优势。

碳/碳复合热场材料为高性能耐高温特种材料,是多晶硅氢化炉的核心部件和主要耗材,产品性能及结构直接影响氢化炉转化效率及连续运行周期。碳/碳复合材料改善了粉化、变形、碎裂等问题,确保氢化工序长期稳定运行,在保证物料品质、氢化转化率提高的同时,将同类产品平均使用寿命从6个月延长到11个月,有效降低了多晶硅生产成本。

复合保温隔热材料

一套完整的高温工业炉也包括保温隔热材料,不同保温隔热材料有不同的性能,用于不同热场环境。

复合保温隔热材料分为碳毡、硬质碳毡、碳纤维复合毡,这些材料经过高温固化可以制成工业炉所需的保温桶和隔热罩,碳毡在真空或惰性气氛下经2000℃以上高温处理后为石墨毡,含碳量比碳毡高,达99%以上。60年代末世界已有石墨毡商品供应。石墨毡因选用原毡的不同分为沥青基、聚丙烯腈基石墨毡和黏胶基石墨毡三种。


聚丙烯腈基石墨毡比黏胶基石墨毡强力大、抗氧化能力强,但柔性差、体积密度大、保温性能好。它们除了具备块状石墨的纯度高、耐高温、耐腐蚀、不熔融等特性外,还有有弹性、可任意折叠、剪裁和可用石墨纱缝合等优点。石墨毡主要用途是作为单晶硅冶炼炉的保温材料。在化学工业中可作为高纯度腐蚀性化学试剂的过滤材料。石墨毡在非氧化气氛条件下,使用温度可达3000℃左右。
粘胶基石墨毡


其中以日本吴羽化学为代表的沥青在保温行业为主流,欧美保温毡基本上都以粘胶剂为主,而中国国内则大多数以聚丙烯晴基为原料。工艺将聚丙烯腈基炭毡或黏胶基炭毡裁成所需尺寸,卷成筒状装入石墨材料做的容器内,将石墨容器置于高温炉内(高温炉为石墨管炉、中频、高频感应炉或其他加热形式的高温炉),用抽真空或通高纯惰性气体保护,以100~300℃/h的升温速率加热到2200~2500℃,再自然冷却至100℃即得。


总的来看,热场材料的研究和应用经历了石墨材料和碳/碳复合材料的发展历程。由于石墨材料的局限性,特别是抗热振性,针对大型热场零件,石墨材料已无法满足加工条件,作为高温工业设备热场材料,碳/碳复合材料无疑是替代石墨的最佳新材料。从减少部件的更换率和提高设备生产能力和稳定性,提高生产品质,降低能源消耗来讲,碳/碳复合材料无论从性能还是从价格上,取代现有的材料,成为制造大型工业炉的首选材料是完全可能的,且前景将难以估计的。