本發(fā)明涉及多孔石墨制品領(lǐng)域，尤其是涉及一種制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法。
背景技術(shù)：
1、石墨材料具有導(dǎo)電導(dǎo)熱、耐高溫、可塑性強、化學(xué)性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)良的性質(zhì)，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。早期人們利用石墨材料的導(dǎo)電性及耐高溫等特性，主要將其用于冶金行業(yè)。伴隨著人們對石墨材料研究的不斷深入，采用煅后焦為原料制備的多孔石墨制品因其具有的更好的抗腐蝕、抗輻射、自潤滑、耐高低溫、易加工及輕量化特性，在航天航空、軍工、汽車、電子、核能、冶金等領(lǐng)域均具有重要的應(yīng)用。
2、但是，隨著多孔石墨材料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，多孔石墨制品因結(jié)構(gòu)單一而限制其應(yīng)用的問題也隨之暴漏出來。在現(xiàn)有工藝條件下，由于多孔石墨制品的成型模具、生產(chǎn)工藝等諸多因素的限制，很難制備出符合預(yù)定要求的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多孔石墨制品，如何利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝，有效制備獲得不同復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多孔石墨制品是目前亟需解決的重要技術(shù)問題。
3、發(fā)明人在利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的研發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)，由于多孔石墨特殊的高孔隙率的微觀多孔結(jié)構(gòu)特性，其與粘接劑的匹配性不佳，導(dǎo)致制備的多孔石墨制品的剪切強度不理想，無法獲得有效優(yōu)化。同時，還導(dǎo)致制備的多孔石墨制品在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性不佳，無法高溫環(huán)境下長期保持好的剪切強度及耐腐蝕性，影響多孔石墨制品應(yīng)用的進(jìn)一步拓展。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，能夠利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝，有效制備獲得不同復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多孔石墨制品；并同時改善多孔石墨材料與粘接劑的匹配性，有效提高制備的復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的剪切強度；以及進(jìn)一步改善多孔石墨制品在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性不佳，能夠在高溫環(huán)境中長期保持好的剪切強度及耐腐蝕性。
2、為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
3、一種制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，包括有以下步驟：制備粘接劑、粘接處理、燒結(jié)處理；
4、所述制備粘接劑的方法為，將炭粉、碳化硼、無水乙醇、聚乙二醇、硬脂酸、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉混合均勻，獲得預(yù)混料；預(yù)混料經(jīng)噴霧干燥、熱處理后，獲得熱處理物料；將熱處理物料投入至分散有γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇水溶液中，攪拌改性后，獲得改性物料；改性物料與酚醛樹脂、呋喃樹脂、無水乙醇混合均勻，獲得粘接劑；
5、所述粘接處理的方法為，將酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂混合后涂覆至多孔石墨塊的粘接面，經(jīng)熱處理后，繼續(xù)將粘接劑涂覆至多孔石墨塊的粘接面，將兩個或多個多孔石墨塊的粘接面結(jié)合后，施加壓力固定，獲得固定體；
6、所述固定體經(jīng)燒結(jié)處理，制得具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多孔石墨制品。
7、優(yōu)選的，所述預(yù)混料的制備中，炭粉和碳化硼的重量比為3-7:3-7；
8、無水乙醇的重量為炭粉和碳化硼總重量的30-50%；
9、聚乙二醇的重量為炭粉和碳化硼總重量的0.1-5%；
10、硬脂酸的重量為炭粉和碳化硼總重量的0.1-3%；
11、聚乙烯吡咯烷酮的重量為炭粉和碳化硼總重量的0.1-2%；
12、十二烷基硫酸鈉的重量為炭粉和碳化硼總重量的0.1-2%。
13、優(yōu)選的，所述制備粘接劑中，控制噴霧干燥的進(jìn)口溫度為150-180℃，出口溫度為80-100℃，噴霧壓力為0.1-1mpa，進(jìn)料速度為70-100l/h。
14、優(yōu)選的，所述制備粘接劑中，熱處理溫度為100-400℃，熱處理時間為10-20h。
15、優(yōu)選的，所述制備粘接劑中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的的重量為熱處理物料重量的0.5-3%；
16、乙醇水溶液的重量為熱處理物料重量的1.6-1.9倍；
17、乙醇水溶液的體積濃度為90-95%。
18、優(yōu)選的，所述制備粘接劑中，酚醛樹脂的固含量為40-60wt%，呋喃樹脂的固含量為40-60wt%；
19、酚醛樹脂、呋喃樹脂的重量比為1-3:1-3；
20、改性物料的重量為酚醛樹脂、呋喃樹脂總重量的10-50%；
21、無水乙醇的重量為酚醛樹脂、呋喃樹脂總重量的2-10倍。
22、進(jìn)一步的，所述粘接處理中，在將酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂混合后涂覆至多孔石墨塊的粘接面之前，先采用去離子水對多孔石墨塊進(jìn)行超聲清洗；
23、所述超聲清洗的頻率為40-60hkz，超聲清洗的溫度為40-70℃。
24、優(yōu)選的，所述粘接處理中，酚醛樹脂的固含量為40-60wt%，環(huán)氧樹脂的固含量為50-60wt%；
25、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂的重量比為5-7:3-5；
26、樹脂在多孔石墨塊粘接面的涂覆厚度為0.5-1mm；
27、粘接劑在多孔石墨塊粘接面的涂覆厚度為0.5-2mm。
28、優(yōu)選的，所述粘接處理中，熱處理溫度為300-700℃，熱處理時間為5-100h；
29、固定施加的壓力為5-10mpa。
30、進(jìn)一步的，所述燒結(jié)處理的方法為，固定體在真空度為5-100pa環(huán)境中，以1-5℃/min的升溫速率，由常溫升溫至200℃后，保溫?zé)Y(jié)30-200min；繼續(xù)由200℃升溫至500℃后，保溫?zé)Y(jié)30-300min；繼續(xù)由500℃升溫至800-1200℃后，保溫?zé)Y(jié)60-300min，完成燒結(jié)處理。
31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
32、（1）本發(fā)明的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，先將炭粉、碳化硼與聚乙二醇、硬脂酸、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉混合制成預(yù)混料后，經(jīng)噴霧干燥、熱處理，獲得熱處理物料；熱處理物料經(jīng)γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性，獲得改性物料；改性物料與酚醛樹脂、呋喃樹脂、無水乙醇混合均勻，獲得粘接劑；然后依次采用酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂混合物、粘接劑對多孔石墨塊粘接面的依次涂覆后，經(jīng)燒結(jié)處理，制得具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多孔石墨制品；前述各技術(shù)手段相互配合，協(xié)同作用，能夠利用現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)工藝，有效制備獲得不同復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多孔石墨制品；并同時改善多孔石墨材料與粘接劑的匹配性，有效提高制備的復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的剪切強度；以及進(jìn)一步改善多孔石墨制品在高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性不佳，能夠在高溫環(huán)境中長期保持好的剪切強度及耐腐蝕性。
33、（2）采用本發(fā)明的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，制備獲得的多孔石墨制品在粘接處的剪切強度可達(dá)30mpa；同時，所述多孔石墨制品在1000℃溫度環(huán)境中靜置1000h后，其粘接處的剪切強度仍可維持在15mpa。
34、（3）本發(fā)明的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，原料易于獲取，工藝方法簡潔，操作過程安全可控，適用于大規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)。
1.一種制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，包括有以下步驟：制備粘接劑、粘接處理、燒結(jié)處理；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，在所述預(yù)混料的制備中，炭粉和碳化硼的重量比為3-7:3-7；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，所述制備粘接劑中，控制噴霧干燥的進(jìn)口溫度為150-180℃，出口溫度為80-100℃，噴霧壓力為0.1-1mpa，進(jìn)料速度為70-100l/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，所述制備粘接劑中，熱處理溫度為100-400℃，熱處理時間為10-20h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，所述制備粘接劑中，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的的重量為熱處理物料重量的0.5-3%；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，所述制備粘接劑中，酚醛樹脂的固含量為40-60wt%，呋喃樹脂的固含量為40-60wt%；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，所述粘接處理中，在將酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂混合后涂覆至多孔石墨塊的粘接面之前，先采用去離子水對多孔石墨塊進(jìn)行超聲清洗；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，所述粘接處理中，酚醛樹脂的固含量為40-60wt%，環(huán)氧樹脂的固含量為50-60wt%；
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，所述粘接處理中，熱處理溫度為300-700℃，熱處理時間為5-100h；
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備復(fù)雜結(jié)構(gòu)多孔石墨制品的方法，其特征在于，所述燒結(jié)處理的方法為，固定體在真空度為5-100pa環(huán)境中，以1-5℃/min的升溫速率，由常溫升溫至200℃后，保溫?zé)Y(jié)30-200min；繼續(xù)由200℃升溫至500℃后，保溫?zé)Y(jié)30-300min；繼續(xù)由500℃升溫至800-1200℃后，保溫?zé)Y(jié)60-300min，完成燒結(jié)處理。