[發(fā)明專利]一種制備C/C復合材料的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210289324.2
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN103342572A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 趙偉;靳忠磊;張洪義;王永根;陳寶山
• 申請（專利權）人: 山東偉基炭科技有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發(fā)明涉及碳纖維增強碳基復合材料的制作方法,具體來說是一種制備C/C復合材料的方法。

背景技術

C/C復合材料具有耐高溫、抗熱震、比重小、熱膨脹系數小、易加工、高溫力學性能良好等優(yōu)良特點，尤其是力學性能隨著溫度的升高一點都不降低。因此，C/C復合材料廣泛應用于航空航天、工業(yè)爐熱場等領域。

目前，制備C/C復合材料按致密化工藝可分為樹脂浸漬法、化學氣相沉積（CVD）和化學氣相滲透（CVI）。樹脂浸漬法需要進行多次樹脂浸漬法、多次炭化才能達到致密化效果，該操作工藝復雜，質量穩(wěn)定性差，且多次浸漬炭化后致密化效果有限，化學氣相沉積與化學氣相滲透制備C/C復合材料質量穩(wěn)定性好，但是周期較長，成本較高。

發(fā)明內容

為了克服現有技術中存在的上述不足，本發(fā)明提供了一種快速致密化制備C/C復合材料的方法。

本發(fā)明的技術方案如下：

本發(fā)明的方法所采用的技術方案是通過如下工藝實現的：

（一）、將酚醛樹脂與石墨粉或碳粉按4:6至6:4的重量比充分混合形成混合料；

（二）、將混合料按比例1:1至1:4的重量比與無水乙醇形成混合料溶液；

（三）、將碳纖維布表面除膠并清洗干凈或短切纖維浸漬于上述混合料溶液中；

（四）、將浸漬后的預制體放入烘箱中充分烘干；

（五）、將烘干后的預制體逐層疊加后切邊放置在模具中，然后將模具放置于壓力機下；用壓力機對預制體加壓，之后快速升溫至130℃至樹脂融化，保壓30MPa；10分鐘后，將模具溫度升高至190℃并保壓2小時；

（六）、將壓制好的預制體修邊，置于炭化爐中在惰性氣體保護下進行炭化2000℃處理。

本發(fā)明所用模具為壓至制作預制體層與層之間的氣泡而專門設計，大小剛好能放下預制體，所述模具由上模和下模組成，上模和下模擠壓時相對移動。

本發(fā)明制作過程樹脂與碳粉（或石墨粉）按一定比例混合，溶于無水乙醇，將碳纖維布或短切纖維浸漬于樹脂與碳粉混合溶液中，在烘干機中烘干，將烘干后的碳纖維布或短切纖維預浸料置于模具中進行加壓加溫固化，之后將固化好的樣品置于炭化爐中進行炭化處理，本發(fā)明使用樹脂可作為粘接劑，在低溫階段樹脂將碳粉（或石墨粉）和增強纖維粘結在一起，在炭化后，樹脂被炭化，生成的樹脂碳成為連接纖維和碳粉的橋梁。

本發(fā)明的壓制工藝為：先將模具升溫至樹脂熔化溫度，使樹脂具有流動性，流動的樹脂填滿預制體孔隙，并保持一定壓力；其后將模具溫度升高至樹脂固化溫度，使樹脂充分固化；最后卸壓脫模。

本發(fā)明制備C/C復合材料的方法的有益效果：不僅簡化生產工藝流程，從原來多次浸漬多次炭化變?yōu)橐淮谓n一次炭化；而且降低了成本，C/C復合材料成本高與炭化次數多有很大關系，炭化次數減少，成本降低，最重要消除了多次浸漬多次炭化不確定因素使質量更穩(wěn)定。

具體實施方式

實施例一

該發(fā)明制備方法如下：將40千克酚醛樹脂和60千克石墨粉充分混合形成混合料，將混合料在100千克的無水乙醇中形成混合溶液；將碳纖維布表面除膠并清洗干凈，浸漬于上述混合料溶液中，將浸漬后的碳纖維布放入烘箱中充分烘干；將烘干后的碳纖維布逐層疊加后切邊形成預制體放置在模具中，然后將模具放置于壓力機下；用壓力機對預制體加壓，之后快速升溫至130℃至樹脂融化，保壓30MPa；10分鐘后將模具溫度升高至190℃并保壓2小時；將壓制好的預制體修邊，置于炭化爐中，惰性氣體保護下進行炭化2000℃處理。

實施例二

將40千克酚醛樹脂和60千克石墨粉充分混合形成混合料，將混合料在200千克的無水乙醇中形成混合溶液；將碳纖維布表面除膠并清洗干凈，浸漬于上述混合料溶液中，將浸漬后的碳纖維布放入烘箱中充分烘干；將烘干后的碳纖維布逐層疊加后切邊形成預制體放置在模具中，然后將模具放置于壓力機下；用壓力機對預制體加壓，之后快速升溫至130℃至樹脂融化，保壓30MPa；10分鐘后將模具溫度升高至190℃并保壓2小時；將壓制好的預制體修邊，置于炭化爐中，惰性氣體保護下進行炭化2000℃處理。

實施例三