本發(fā)明涉及一種碳纖維絕緣體和其生產(chǎn)方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種從多相層壓氈(heterogeneouslaminatedfelt)生產(chǎn)的碳纖維絕緣體，所述多相層壓氈包括具有層壓在其中的至少一個碳纖維墊的碳纖維墊層壓體和至少設(shè)置于所述碳纖維墊層壓體的上部和下部之一的低碳化率纖維墊。

背景技術(shù)：
碳材料具有高的熱導率和電導率，以及優(yōu)異的機械強度，已被廣泛用于各種工業(yè)領(lǐng)域。通過將碳材料加工成纖維狀而形成的碳纖維是指具有不少于90％的碳含量的纖維狀的材料，并具有極好的熱導率，導電率，和物質(zhì)的機械性能。具有纖維狀的碳纖維具有高的加工性和廣泛的適用性，并且在眾多的碳材料中引起特別的關(guān)注。碳纖維在高溫下尤其具有優(yōu)異的性能，與在高溫下機械強度變差的金屬材料相反，隨著溫度的上升機械強度變大，并且被認為是具有小的熱膨脹系數(shù)并且可用于在非氧化性氣氛中高達3000℃溫度的唯一材料。碳纖維根據(jù)它們的原料可以分為PAN基碳纖維，人造絲基碳纖維和瀝青基碳纖維。PAN基碳纖維比其他材料相對較輕，具有有利的物質(zhì)的機械性能，因此被廣泛用在高品質(zhì)的運動和休閑用品中，如高爾夫球桿，釣魚桿，等等，并且目前被視為在通常金屬材料所用于的車輛，船舶等領(lǐng)域中代替金屬的一種材料。由廉價的原料制得的人造絲基碳纖維可以以低成本簡單地生產(chǎn)。因此，人造絲基碳纖維可以大量地生產(chǎn)，這使人造絲基碳纖維能夠用作通用的碳纖維。瀝青基碳纖維是通過使用煤焦油和石油渣油作為原料生產(chǎn)的，并分為各向同性碳纖維和各向異性碳纖維，并且根據(jù)目的和生產(chǎn)方法被廣泛地用作通用材料和特殊的功能性材料。特別地，瀝青基碳纖維是通過使用非常便宜的炭煤焦油和石油渣油生產(chǎn)的，并且作為工業(yè)材料具有各種應(yīng)用領(lǐng)域，因為它具有高的模量值，并且在高溫下幾乎不會熱變形。另外，也通過改變其生產(chǎn)方法可獲得物質(zhì)所需要的性質(zhì)，并且其特征事實上在于作為功能材料以及通用碳纖維，它可以被廣泛地用于特殊領(lǐng)域。基于該性質(zhì)，在工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ跒r青基碳纖維的需求迅速上升，尤其是在高溫絕緣體領(lǐng)域更是如此。高溫絕緣體是用于在溫度不低于大約1500℃的熔爐中的特殊的工業(yè)材料，并且到目前為止，碳纖維是可以在溫度不低于1500℃下使用的唯一材料。高溫絕緣體是用于生產(chǎn)在光電領(lǐng)域中使用的半導體和多晶硅的基本材料，并且需要良好的絕熱性能和物質(zhì)的高純度性質(zhì)，并且各向同性碳纖維可以用作源材料。在生產(chǎn)高溫絕緣體的方法中，有一種如下的方法：將具有短長度的碳纖維分散到分散溶劑中，然后浸漬粘合劑，以使用模具形成絕緣體。上述生產(chǎn)絕緣體的方法是通過將1-5mm的碳纖維分散到如水或醇的溶劑中形成碳纖維絕緣體的方法，并具有分散不容易發(fā)生且需要大量的分散溶劑的缺點。通常，碳纖維以扭曲的形狀存在，并且因此很難使用分散溶劑分散碳纖維，并且即使當分散發(fā)生時，分散效果也不良好，這使得難以得到具有優(yōu)異的絕熱性能的高溫絕緣體。生產(chǎn)高溫絕緣體的另一種方式使用碳纖維墊生產(chǎn)絕緣體。收集并沉積紡絲碳纖維，進行諸如開口，梳理和針刺的處理以生產(chǎn)碳纖維墊，并然后將碳纖維墊浸漬于粘合劑中以被層壓，加壓，固化以形成絕緣體(參照圖1)。這是生產(chǎn)絕緣體的一種有效方式，因為與上述方法不同，該方法不需要單獨的分散處理，但參照圖1和圖2時，垂直于碳纖維墊的層壓表面的碳纖維由針刺形成，且熱輻射量增加(絕熱性能下降)，這使得它難以生產(chǎn)具有優(yōu)異性能的絕緣體。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維絕緣體和其生產(chǎn)方法。由于碳纖維是垂直于碳纖維墊的層壓表面并由針刺形成，導致熱輻射量增加，本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維絕緣體，其中垂直于低碳化率纖維墊和層壓表面的纖維被從多相層壓氈中除去，所述多相層壓氈包括至少設(shè)置于碳纖維墊層壓體的上部和下部之一的低碳化率纖維墊，所述碳纖維墊層壓體具有層壓在其中的至少一個碳纖維墊，以及生產(chǎn)碳纖維絕緣體的方法。為了實現(xiàn)上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，能夠提供一種通過熱處理多相層壓氈生產(chǎn)的碳纖維絕緣體，所述多相層壓氈包括：具有層壓在其中的至少一個碳纖維墊的碳纖維墊層壓體；和至少設(shè)置于所述碳纖維墊層壓體的上部和下部之一的低碳化率纖維墊，其中所述碳纖維墊層壓體和低碳化率纖維墊通過在所述碳纖維墊層壓體的厚度方向的針刺處于束縛態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，能夠提供一種碳纖維絕緣體的生產(chǎn)方法，包括：(a)制備包括具有層壓在其中的至少一個碳纖維墊的碳纖維墊層壓體和至少設(shè)置于所述碳纖維墊層壓體的上部和下部之一的低碳化率纖維墊的均質(zhì)氈，其中所述碳纖維墊層壓體和低碳化率纖維墊通過在所述碳纖維墊層壓體的厚度方向的針刺處于束縛態(tài)；(b)將多相層壓氈浸漬到粘合劑樹脂中并固化所述多相層壓氈；和(c)熱處理固化的多相層壓氈以從多相層壓氈除去低碳化率纖維墊。當根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案通過使用多相層壓氈生產(chǎn)碳纖維絕緣體時，可以除去在碳纖維墊層壓體(具有層壓在其中的至少一個碳纖維墊)的層壓方向(厚度方向)針刺的纖維，從而解決了由于熱輻射量增加的絕緣性能下降的問題。附圖說明通過詳細描述示例性實施方案并參照附圖，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點將變得更加明顯，其中：圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的一種生產(chǎn)碳纖維氈和絕緣體的方法；圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的絕緣體中的熱流；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案生產(chǎn)多相層壓氈和絕緣體的方法；和圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的絕緣體中的熱流。發(fā)明詳述為了更容易理解本發(fā)明，在本申請中得當?shù)叵薅ㄌ厥庑g(shù)語。除非另有相反定義，本發(fā)明中使用的科學術(shù)語和技術(shù)術(shù)語具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義。此外，除非在上下文中特別指明，單數(shù)形式的術(shù)語應(yīng)理解為包括其復數(shù)形式，而復數(shù)形式的術(shù)語應(yīng)理解為包括其單數(shù)形式。雖然包括如第一，第二等序數(shù)的術(shù)語可用于描述各種構(gòu)件，但是所述構(gòu)件不受限于這些術(shù)語。這些術(shù)語僅用于將一個構(gòu)件與另一個構(gòu)件區(qū)別開來。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，能夠提供一種通過熱處理多相層壓氈33生產(chǎn)的碳纖維絕緣體35，所述多相層壓氈33包括：具有層壓在其中的至少一個碳纖維墊11的碳纖維墊層壓體21；和至少設(shè)置于所述碳纖維墊層壓體21的上部和下部之一的低碳化率纖維墊31，其中所述碳纖維墊層壓體21和低碳化率纖維墊31通過針刺在所述碳纖維墊層壓體的厚度方向處于束縛態(tài)。本文所用的術(shù)語“墊”通常指不通過針刺連接的片狀材料，本文所用的術(shù)語“氈”通常指通過針刺連接的層壓型材料。這里，碳纖維墊層壓體21的厚度方向是指垂直于碳纖維墊層壓體表面12的方向。碳纖維墊11指在碳化處理期間除了碳的元素(例如，氧或氫)被除去的纖維墊，使得沒有元素(除了碳)基本上保留在碳纖維墊中，并且在一個實施方案中，碳纖維墊的堆積密度的可以是0.03-0.15g/cm3。另一方面，低碳化率纖維墊31是指其中的元素除了碳(例如，氧或氫)的其他元素保留在纖維墊中的纖維墊。這里，低碳化率纖維墊31可以由具有其它形狀的材料代替。例如，低碳化率纖維墊31可以由其中多個墊被層壓并用作或者也可以用作纖維而非墊本身的氈代替。在一個實施方案中，低碳化率纖維墊31可以具有不高于10％，優(yōu)選低于5％，和更優(yōu)選低于3％的碳化率。這里，碳化率可被定義為在熱處理后剩余的低碳化率纖維墊的質(zhì)量比。也就是說，在800-2300℃所選范圍的溫度下進行熱處理后，小于存在于初始多相層壓氈中的原始質(zhì)量的5％的，低碳化率纖維墊能夠保留。因此，在最后通過熱處理形成的碳纖維絕緣體35中，低碳化率纖維墊31可以以低于存在于初始多相層壓氈中的質(zhì)量的5％的比例保留，或優(yōu)選低于質(zhì)量的3％的比例，或更優(yōu)選沒有低碳化率纖維墊31可以基本上保留。當在熱處理后沒有低碳化率纖維墊31基本上保留時，最終形成的碳纖維絕緣體35可僅由碳纖維墊層壓體21組成。在一個實施方案中，低碳化率纖維墊31可以由至少一種...