大规格等静压石墨筒料及其制备方法与流程

1.本发明涉及石墨材料技术领域，特别是涉及一种大规格等静压石墨筒料的制备方法。

背景技术：

2.等静压石墨是指高强度、高密度、高纯度的石墨制品又称三高石墨、特种石墨，广泛应用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域。尤其是大规格高质量的等静压石墨，其作为替代性材料，在高科技、新技术领域均有着非常宽广的应用空间，同时具有广泛的应用前景，被誉为世纪最有前途的材料。

3.近年来，随着中国制造的发展，特别是光伏发电达到平价上网的条件，光伏行业技术不断迭代，直拉硅单晶热场从原来的28英寸向36及40英寸热场迅速升级，需要大规格等静压石墨筒料加工制作保温桶、加热器等。这些需求均对等静压石墨的规格有很高的要求，40英寸的单晶热场需要规格为ф1200×1000mm的等静压石墨筒料，某些石墨热场部件需要在表面进行涂层，这就要求涂层材料的热膨胀系数与石墨基材的接近，避免热场部件在反复升降温使用中造成涂层脱落。

4.综上，等静压石墨的规格越大，颗粒度越细，生产难度就越大，对生产设备要求越大。现有等静压石墨的生产工艺基本上是在高纯鳞片石墨粉生产工艺基础上发展起来的，生产出来的等静压石墨在尺寸、强度、各同向性度等方面不能满足光伏和其他行业对等静压石墨的要求，直接影响我国光伏行业稳定、高速的发展。

技术实现要素：

5.为了进一步提高等静压石墨的产品品质，本发明提供了一种大规格等静压石墨筒料及其制备方法，通过优选原材料粉料、优化粘结剂配方，使用更先进的的焙烧与石墨化工艺，同时使用特殊的橡胶套结构，以得到尺寸更大、结构致密、均匀性好、体积密度高、机械强度高、各向同性度高的等静压石墨。

6.本发明所采取的技术方案是：

7.一种大规格等静压石墨筒料，其原料按重量份包括：二次焦50-80份、粘结剂30-60份、高纯鳞片石墨粉0-10重量份。

8.优选的，低灰分煅后沥青焦：固定碳含量≥99％，灰分≤0.5％，水分≤0.3％，硫含量≤0.3％；

9.低灰分石油焦：固定碳含量≥99％，灰分≤0.5％，水分≤0.5％，硫含量≤0.5％；

10.中间相炭微球：d50：20-50um，挥发分：12-15％，灰分≤0.5％，甲苯不溶物≥95％，喹啉不溶物≥95％；

11.进一步的，所述二次焦的原料为低灰分煅后沥青焦、低灰分石油焦和中间相炭微球中的至少一种。

12.进一步的，所述二次焦是将原料依次进行磨粉、混捏、二次磨粉、压型、焙烧工序得到。

13.在一种具体的实施方式中，磨粉具体是采用雷蒙磨粉机分别将低灰分煅后沥青焦、低灰分石油焦和中间相炭微球进行研磨，通过控制风选分级机让粉料的参数：d50在10-20um，d3≥0.5um；d97≤30um。

14.混捏具体是将原料按比例添加进行混捏，混捏温度190-380℃，混捏时间80-300min，制得具备一定塑性的混合散状料。

15.二次磨粉具体是将混合散状料经高速冷却混合机进行造粒后，经机械粉碎机破碎至300目粉料，制得压粉。

16.压型具体是将二次磨粉得到的压粉装入圆柱形的钢制模具中，模具直径500-900mm，静置排气、振动10-30s，配重20-50kg，经模压成型，成型压力30-70mpa，保压时间10-50min，得到生坯。

17.焙烧具体是将将制好的生坯置入不锈钢坩埚内，底部和侧部均以石英砂作填充料，填充厚度80-200mm，顶部覆盖细焦粉作为保温隔料，填充厚度150-300mm。将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化。车底炉炉内温差控制50-100℃，焙烧最高温度范围900-1200℃，焙烧时间60-100天。

18.优选的，所述二次焦中，固定碳的质量百分含量≥99％，灰分的质量百分含量≤0.5％，水分的质量百分含量≤0.5％，热膨胀系数(室温-600℃)：4-5×10-6/℃。

19.优选地，所述粘结剂为煤沥青，所述煤沥青的灰分的质量百分含量≤0.5％，挥发分的质量百分含量为45％-70％，结焦值为55％-65％，软化点为80℃-220℃，喹啉不溶物的质量百分含量为10％-30％，甲苯不溶物质量百分含量为25％-55％。

20.优选地，所述粘结剂为人造树脂。

21.优选的，所述粘接剂为呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂中的至少一种。

22.优选地，所述粘结剂为煤沥青和人造树脂以1:1-4:1组成的混合物。

23.优选的，所述高纯鳞片石墨粉为固定碳的质量百分含量≥99％，灰分的质量百分含量≤0.5％，水分的质量百分含量≤0.5％。

24.本发明的还提供了一种大规格等静压石墨筒料的制备方法,包括如下步骤：

25.s1将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体；

26.s2向骨料前驱体中加入粘结剂进行混捏，得到混合散状料；

27.s3将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉；

28.s4将压粉装入橡胶膜具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚；

29.s5将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置填充料，生坯顶部覆盖保温隔料，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品；

30.s6将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品。

31.优选地，步骤s1中，所述骨料前驱体粒度为20um-40um。

32.优选地，步骤s2中，混捏温度为220℃-280℃，混捏时间为150min-180min。

33.优选地，步骤s4中，等静压成型压力为140mpa-180mpa，保压时间为120min-150min。

34.优选地，步骤s5中，所述车底炉炉内温差控制在5℃-10℃，焙烧最高温度范围在1000℃-10500℃，焙烧时间为80-90天。

35.优选地，步骤s5中，所述填充料为石英砂，所述保温隔料为细焦粉。

36.优选地，步骤s5中，填充料的厚度为1500-180mm，保温隔料的厚度为200-250mm。

37.优选地，步骤s6中，浸渍压力为5-10mpa，浸渍预热温度为300℃-350℃，浸渍温度为400℃-500℃，浸渍后增重率为7％-20％。

38.优选地，高温石墨化温度为2700℃-2800℃，时间为60天-70天。

39.优选地，步骤s4中，所述橡胶模具为内部中空的圆柱体，包括外膜桶(1)和桶盖(2)，外膜桶(1)为圆柱形中空桶状结构，桶盖(2)盖放在外膜桶(1)上；外膜桶(1)内中部竖直设有内压管(4)，内压管(4)为中空管状结构；桶盖(2)上设有通气口(3)，桶盖(2)盖放后，通气口(3)可与内压管(4)连通，通气口(3)上设有气阀(5)。

40.采用该的制备方法制备的大规格等静压石墨料筒直径可达到1300-1500mm，高度为800mm-1000mm。该大规格等静压石墨料筒体积密度为1.75-1.90g/cm3，抗折强度为40-55mpa，抗压强度为80-100mpa，抗拉强度为26-32mpa，室温热导率为110-127w/mk，灰分为180-400ppm，断裂韧性为0.5-1.05mpa·m1/2，各向同性度为1.05-1.08。

41.本发明的有益效果是：

42.本发明的等静压石墨筒料优选原材料粉料，采用二次焦、高纯鳞片石墨粉和粘接剂为原料，并优化粘接剂配方，创造性的使用呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂等人工树脂作为粘接剂使用，特别是采用人工树脂和煤沥青共同作为粘接剂使用，人工树脂和煤沥青之间协同作用，有效提高了致密性和均匀性。

43.对二次焦先进行前处理，是原料混合均匀性大幅度提高，并使成品热膨胀系数稳定性提高。更进一步通过将二次焦与高纯鳞片石墨粉混合后，加入粘结剂进行混捏，再经过冷却造粒后研磨，置入特殊结构的橡胶套中，该橡胶套在后续等静压成型过程中，可内外同时受力，使胚料受到内外两个方向的等静压力，从而提高等静压石墨内外均匀性，提高产品质量，最后通过使用优化的焙烧与石墨化工艺，得到了尺寸更大的等静压石墨筒料的基础上，还使结构致密、均匀性、体积密度、机械强度、各向同性度得到提高。

附图说明

44.图1为本发明的橡胶模具示意图。

45.附图标记：1-外膜桶，2-桶盖，3-通气口，4-内压管，5-气阀。

具体实施方式

46.以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

47.实施例中采用的原料材料标准：

48.煤沥青：灰分质量百分含量为0.03％，挥发分的质量百分含量为60％，结焦值为60％，软化点为200℃，喹啉不溶物的质量百分含量为10％，甲苯不溶物质量百分含量为30％。

49.高纯鳞片石墨粉：固定碳的质量百分含量为99.6％，灰分的质量百分含量为0.3％，水分的质量百分含量为0.1％。

50.低灰分煅后沥青焦：固定碳含量99％，灰分0.5％，水分0.3％，硫含量0.2％；

51.低灰分石油焦：固定碳含量99％，灰分0.5％，水分0.3％，硫含量0.2％；

52.中间相炭微球：d50：20-50um，挥发分13％，灰分0.3％，甲苯不溶物≥95％，喹啉不溶物≥95％。

53.实施例1：橡胶模具

54.如附图1所示，橡胶模具为内部中空的圆柱体，包括外膜桶1和桶盖2，外膜桶1为圆柱形中空桶状结构，桶盖2盖放在外膜桶1上。外膜桶1和桶盖2是可密封结合的。

55.外膜桶1内中部竖直设有内压管4，内压管4为中空管状结构；桶盖2上设有通气口3，桶盖2盖放后，通气口3可与内压管4连通，通气口3上设有气阀5。

56.使用时，物料放置在外膜桶1和内压管4之间，内压管4内可通入液体，且由于采用的是橡胶材料，因此可通过弹性形变对桶内物料产生一定压力。

57.实施例2：二次焦的制备

58.本实施例中二次焦的原料采用低灰分煅后沥青焦和低灰分石油焦，低灰分煅后沥青焦和低灰分石油焦的质量比为1：1。

59.二次焦的制备工序为：

60.磨粉：采用雷蒙磨粉机分别将低灰分煅后沥青焦和低灰分石油焦进行研磨，通过控制风选分级机让粉料的参数：d50在10-20um，d3≥0.5um；d97≤30um。

61.混捏：将磨粉后的低灰分煅后沥青焦和低灰分石油焦按比例添加进行混捏，混捏温度300℃，混捏时间300min，制得具备一定塑性的混合散状料。

62.二次磨粉：将混合散状料经高速冷却混合机进行造粒后，经机械粉碎机破碎至300目粉料，制得压粉。

63.压型：将压粉装入圆柱形的钢制模具中，模具直径800mm，静置排气、振动30s，配重45kg，经模压成型，成型压力60mpa，保压时间45min，得到生坯。

64.焙烧：将制好的生坯置入不锈钢坩埚内，底部和侧部均以石英砂作填充料，填充厚度180mm，顶部覆盖细焦粉作为保温隔料，填充厚度200mm。将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化。车底炉炉内温差50℃，焙烧最高温度1200℃，焙烧时间90天。

65.本实施例制备的二次焦，固定碳的质量百分含量99.3％，灰分的质量百分含量0.3％，水分的质量百分含量0.3％，热膨胀系数(室温-600℃)为4.5×10-6/℃。

66.实施例3：二次焦的制备

67.本实施例中二次焦的原料采用低灰分煅后沥青焦、低灰分石油焦和中间相炭微球，低灰分煅后沥青焦、低灰分石油焦和中间相炭微球的质量比为3：1：1。二次焦的制备工序和参数与实施例2一致。

68.本实施例制备的二次焦，固定碳的质量百分含量99％，灰分的质量百分含量0.6％，水分的质量百分含量0.4％，热膨胀系数(室温-600℃)为4.8×10-6/℃。

69.实施例4：大规格等静压石墨料筒的制备

70.(1)将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到

骨料前驱体，该骨料前驱体的粒度为30um-40um，二次焦与高纯鳞片石墨粉质量比为70：8。本实施例中采用的二次焦为实施例3制备的二次焦。

71.(2)向骨料前驱体中加入煤沥青进行混捏，骨料前驱体与煤沥青质量比为78：50；混捏温度为250℃，混捏时间为165min，最终得到混合散状料。

72.(3)将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉。

73.(4)将压粉装入橡胶膜具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚，等静压成型压力为160mpa，保压时间为130min。本实施例中采用的橡胶膜具是实施例1记载的橡胶模具。

74.(5)将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置厚度为160mm的石英砂，生坯顶部覆盖厚度为230mm的细焦粉，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品，其中，车底炉炉内温差在5℃，焙烧最高温度范围在1000℃，焙烧时间为85天。

75.(6)将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品，其中，浸渍压力为8mpa，浸渍预热温度为350℃，浸渍温度为450℃，浸渍后增重率为10％，高温石墨化温度为2700℃℃，时间为60天，得到大规格等静压石墨料筒成品。

76.实施例5：大规格等静压石墨料筒的制备

77.(1)将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体，该骨料前驱体粒度为30um-40um，二次焦与高纯鳞片石墨粉质量比为70：8。本实施例中采用的二次焦为实施例3制备的二次焦。

78.(2)向骨料前驱体中加入呋喃树脂进行混捏，骨料前驱体与呋喃树脂质量比为78：50；混捏温度为250℃，混捏时间为165min，最终得到混合散状料。

79.(3)将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉。

80.(4)将压粉装入橡胶膜具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚，等静压成型压力为160mpa，保压时间为130min。本实施例中采用的是实施例1记载的橡胶模具。

81.(5)将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置厚度为160mm的石英砂，生坯顶部覆盖厚度为230mm的细焦粉，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品，其中，车底炉炉内温差在5℃，焙烧最高温度范围在1000℃，焙烧时间为85天。

82.(6)将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品，其中，浸渍压力为8mpa，浸渍预热温度为350℃，浸渍温度为450℃，浸渍后增重率为10％，高温石墨化温度为2700℃，时间为60天，得到大规格等静压石墨料筒成品。

83.实施例6：大规格等静压石墨料筒的制备

84.(1)将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体，该骨料前驱体粒度为30um-40um，二次焦与高纯鳞片石墨粉质量比为70：8。本实施例中采用的二次焦为实施例2制备的二次焦。

85.(2)向骨料前驱体中加入以煤沥青、呋喃树脂按照质量比2：1混合而成的粘结剂进

行混捏，骨料前驱体与所述粘结剂质量比为78：50；混捏温度为250℃，混捏时间为165min，最终得到混合散状料。

86.(3)将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉。

87.(4)将压粉装入橡胶膜具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚，等静压成型压力为160mpa，保压时间为130min。本实施例中采用的是实施例1记载的橡胶模具。

88.(5)将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置厚度为160mm的石英砂，生坯顶部覆盖厚度为230mm的细焦粉，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品，其中，车底炉炉内温差在5℃，焙烧最高温度范围在1000℃，焙烧时间为85天。

89.(6)将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品，其中，浸渍压力为8mpa，浸渍预热温度为350℃，浸渍温度为450℃，浸渍后增重率为10％，高温石墨化温度为2700℃，时间为60天，得到大规格等静压石墨料筒成品。

90.实施例7：大规格等静压石墨料筒的制备

91.(1)将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体，该骨料前驱体粒度为30um-40um，二次焦与高纯鳞片石墨粉质量比为70：8。本实施例中采用的二次焦为实施例2制备的二次焦。

92.(2)向骨料前驱体中加入以煤沥青、呋喃树脂、酚醛树脂按照质量比2：1：1混合而成的粘结剂进行混捏，骨料前驱体与所述粘结剂质量比为78：50；混捏温度为250℃，混捏时间为165min，最终得到混合散状料。

93.(3)将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉。

94.(4)将压粉装入橡胶膜具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚，等静压成型压力为160mpa，保压时间为130min。本实施例中采用的是实施例1记载的橡胶模具。

95.(5)将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置厚度为160mm的石英砂，生坯顶部覆盖厚度为230mm的细焦粉，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品，其中，车底炉炉内温差在5℃，焙烧最高温度范围在1000℃，焙烧时间为85天。

96.(6)将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品，其中，浸渍压力为8mpa，浸渍预热温度为350℃，浸渍温度为450℃，浸渍后增重率为10％，高温石墨化温度为2700℃，时间为60天，得到大规格等静压石墨料筒成品。

97.实施例8：大规格等静压石墨料筒的制备

98.(1)将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体，该骨料前驱体粒度为30um-40um，二次焦与高纯鳞片石墨粉质量比为50：5。本实施例中采用的二次焦为实施例2制备的二次焦。

99.(2)向骨料前驱体中加入以煤沥青、呋喃树脂按照质量比1：1混合而成的粘结剂进行混捏，骨料前驱体与所述粘结剂质量比为55：30；混捏温度为220℃，混捏时间为150min，

最终得到混合散状料。

100.(3)将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉。

101.(4)将压粉装入橡胶膜具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚，等静压成型压力为140mpa，保压时间为120min。本实施例中采用的是实施例1记载的橡胶模具。

102.(5)将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置厚度为150mm的石英砂，生坯顶部覆盖厚度为200mm的细焦粉，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品，其中，车底炉炉内温差在5℃，焙烧最高温度范围在1000℃，焙烧时间为80天。

103.(6)将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品，其中，浸渍压力为5mpa，浸渍预热温度为300℃，浸渍温度为400℃，浸渍后增重率为7％，高温石墨化温度为2700℃，时间为60天，得到大规格等静压石墨料筒成品。

104.实施例9：大规格等静压石墨料筒的制备

105.(1)将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体，该骨料前驱体粒度为30um-40um，二次焦与高纯鳞片石墨粉质量比为80：10。本实施例中采用的二次焦为实施例2制备的二次焦。

106.(2)向骨料前驱体中加入以煤沥青、呋喃树脂按照质量比1：1混合而成的粘结剂进行混捏，骨料前驱体与所述粘结剂质量比为90：60；混捏温度为280℃，混捏时间为180min，最终得到混合散状料。

107.(3)将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉。

108.(4)将压粉装入橡胶膜具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚，等静压成型压力为180mpa，保压时间为150min。本实施例中采用的是实施例1记载的橡胶模具。

109.(5)将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置厚度为180mm的石英砂，生坯顶部覆盖厚度为250mm的细焦粉，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品，其中，车底炉炉内温差在10℃，焙烧最高温度范围在1050℃，焙烧时间为90天。

110.(6)将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品，其中，浸渍压力为10mpa，浸渍预热温度为350℃，浸渍温度为500℃，浸渍后增重率为20％，高温石墨化温度为2800℃，时间为70天，得到大规格等静压石墨料筒成品。

111.对比例1：大规格等静压石墨料筒的制备

112.(1)将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体，该骨料前驱体粒度为30um-40um，二次焦与高纯鳞片石墨粉质量比为70：8。本实施例中采用的二次焦为实施例3制备的二次焦。

113.(2)向骨料前驱体中加入煤沥青进行混捏，骨料前驱体与煤沥青质量比为78：50；混捏温度为250℃，混捏时间为165min，最终得到混合散状料。

114.(3)将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200

目筛，得到压粉。

115.(4)将压粉装入橡胶模具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚，等静压成型压力为160mpa，保压时间为130min。本实施例中采用的橡胶模具为常规的橡胶模具，即桶状结构的摸具，物料放置在桶装的磨具内，与实施例1的橡胶模具的主要区别在于没有内压管。

116.(5)将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置厚度为160mm的石英砂，生坯顶部覆盖厚度为230mm的细焦粉，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品，其中，车底炉炉内温差在5℃，焙烧最高温度范围在1000℃，焙烧时间为85天。

117.(6)将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品，其中，浸渍压力为8mpa，浸渍预热温度为350℃，浸渍温度为450℃，浸渍后增重率为10％，高温石墨化温度为2700℃℃，时间为60天。

118.对比例2：大规格等静压石墨料筒的制备

119.(1)将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体，该骨料前驱体粒度为30um-40um，二次焦与高纯鳞片石墨粉质量比为70：8。本实施例中采用的二次焦为实施例3制备的二次焦。

120.本实施例中采用的二次焦为低灰分煅后沥青焦、低灰分石油焦和中间相炭微球按质量比3：1：1混合得到的混合物。

121.(2)向骨料前驱体中加入煤沥青进行混捏，骨料前驱体与煤沥青质量比为78：50；混捏温度为250℃，混捏时间为165min，最终得到混合散状料。

122.(3)将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉。

123.(4)将压粉装入橡胶模具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚，等静压成型压力为160mpa，保压时间为130min。本实施例中采用的橡胶模具为常规的橡胶模具，即桶状结构的摸具，物料放置在桶装的磨具内，与实施例1的橡胶模具的主要区别在于没有内压管。

124.(5)将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置厚度为160mm的石英砂，生坯顶部覆盖厚度为230mm的细焦粉，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品，其中，车底炉炉内温差在5℃，焙烧最高温度范围在1000℃，焙烧时间为85天。

125.(6)将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品，其中，浸渍压力为8mpa，浸渍预热温度为350℃，浸渍温度为450℃，浸渍后增重率为10％，高温石墨化温度为2700℃℃，时间为60天。

126.对实施例4-9与对比例1和2得到的大规格等静压石墨筒料进行测试，结果如表1所示。

127.其中，体积密度的测试方法为：gb/t 24528-2009碳素材料体积密度测定方法；

128.抗折强度的测试方法为：gb/t 3074.1-2008石墨电极抗折强度测定方法；

129.抗压强度的测试方法为：gb/t 1431-2019碳素材料耐压强度测定方法；

130.热膨胀系数的测试方法为：gb/t 3074.4-2016石墨电极热膨胀系数(cte)测定方

法；

131.室温热导率的测试方法为：gb/t 8722-2019炭素材料导热系数测定方法；

132.灰分的测试方法为：gb/t 1429-2009炭素材料灰分含量测定方法；

133.断裂韧性的测试方法为：gb/t 38338-2019炭素材料断裂韧性测定方法；

134.各向同性度的测试方法为：astm d7219-2014各向同性和近各向同性核石墨的标准规范。

[0135][0136]

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。技术特征：

1.一种大规格等静压石墨筒料，其特征在于，其原料按重量份包括：二次焦50-80份、粘结剂30-60份、高纯鳞片石墨粉0-10重量份。2.根据权利要求1所述的一种大规格等静压石墨筒料，其特征在于，所述二次焦的原料为低灰分煅后沥青焦、低灰分石油焦和中间相炭微球中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种大规格等静压石墨筒料，其特征在于，所述粘结剂为煤沥青，所述煤沥青的灰分的质量百分含量≤0.5％，挥发分的质量百分含量为45％-70％，结焦值为55％-65％，软化点为80℃-220℃，喹啉不溶物的质量百分含量为10％-30％，甲苯不溶物质量百分含量为25％-55％。4.根据权利要求1所述的一种大规格等静压石墨筒料，其特征在于，所述粘结剂为人造树脂，优选的，所述粘接剂为呋喃树脂、酚醛树脂、环氧树脂中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种大规格等静压石墨筒料，其特征在于，所述粘结剂为煤沥青和人造树脂以1:1-4:1组成的混合物。6.根据权利要求1所述的一种大规格等静压石墨筒料的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：s1将二次焦与高纯鳞片石墨粉置入球磨机中混合、研磨，研磨后过300目筛，得到骨料前驱体；s2向骨料前驱体中加入粘结剂进行混捏，得到混合散状料；s3将混合散状料置入高速冷却机，经冷却造粒后转移至球磨机中，研磨后过200目筛，得到压粉；s4将压粉装入橡胶膜具中，静置排气后振动密封抽真空，再等静压成型得到生胚；s5将生坯置入不锈钢坩埚内，生坯和不锈钢钳锅底部和侧部之间均放置填充料，生坯顶部覆盖保温隔料，然后将装有生坯的不锈钢坩埚放入温度场均匀的车底炉进行焙烧炭化，得到焙烧品；s6将焙烧品用浸渍剂进行浸渍，浸渍后进行高温石墨化处理，得到大规格等静压石墨料筒成品。7.根据权利要求6所述的一种大规格等静压石墨筒料的制备方法,其特征在于：步骤s4中，等静压成型压力为140mpa-180mpa，保压时间为120min-150min。8.根据权利要求6所述的一种大规格等静压石墨筒料的制备方法,其特征在于，步骤s6中，浸渍压力为5-10mpa，浸渍预热温度为300℃-350℃，浸渍温度为400℃-500℃，浸渍后增重率为7％-20％。9.根据权利要求6所述的一种大规格等静压石墨筒料的制备方法,其特征在于：步骤s4中，所述橡胶模具为内部中空的圆柱体，包括外膜桶(1)和桶盖(2)，外膜桶(1)为圆柱形中空桶状结构，桶盖(2)盖放在外膜桶(1)上；外膜桶(1)内中部竖直设有内压管(4)，内压管(4)为中空管状结构；桶盖(2)上设有通气口(3)，桶盖(2)盖放后，通气口(3)可与内压管(4)连通，通气口(3)上设有气阀(5)。10.根据权利要求6所述的一种大规格等静压石墨筒料的制备方法,其特征在于：所述大规格等静压石墨料筒直径为1300-1500mm，高度为800mm-1000mm；大规格等静压石墨料筒体积密度为1.75-1.90g/cm3，抗折强度为40-55mpa，抗压强度为80-100mpa，抗拉强度为26-32mpa，室温热导率为110-127w/mk，灰分为180-400ppm，断裂韧性为0.5-1.05mpa·m1/2，各向同性度为1.05-1.08。

技术总结

本发明涉及一种大规格等静压石墨筒料及其制备方法，其原料为二次焦50-80份、粘结剂30-60份、高纯鳞片石墨粉0-10重量份。通过将二次焦与高纯鳞片石墨粉混合后，加入经过原材料优化的粘结剂进行混捏，再将产物经过冷却造粒后研磨，置入特殊结构的橡胶套中，该橡胶套可以保证后续等静压成型过程中，受到内外两个方向的等静压力，从而提高等静压石墨内外均匀性，提高产品质量，最后通过使用优化的焙烧与石墨化工艺，得到了尺寸更大的等静压石墨筒料的基础上，还使结构致密、均匀性、体积密度、机械强度、各向同性度得到提高。各向同性度得到提高。各向同性度得到提高。

技术研发人员：朱刚 朱瑞杰 高银 贺维丹 李会 张艳艳

受保护的技术使用者：成都方大炭炭复合材料股份有限公司

技术研发日：2022.12.31

技术公布日：2023/6/14