[發明專利]一種單向高導熱炭/炭復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410139215.1
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103936452A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 高曉晴;郭全貴;翟更太
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

1.一種單向高導熱炭/炭復合材料的制備方法,其特征在于包括如下步驟：

（1）瀝青分散液的制備

將中間相瀝青分散在含分散劑0.5－5wt%的水中，以800轉－1500轉/分的速度攪拌0.5－5h，制得均勻分散的瀝青分散液，中間相瀝青與水的質量比為1：5－15；

（2）炭/炭預制體的制備

中間相瀝青基炭纖維增強體可為500－700mm的定長絲和連續炭纖維;

用這兩種形態纖維，預制體制備，具體如下：

A：長度為500－700mm中間相瀝青基炭纖維

采用中間相瀝青經過熔融紡絲、不熔化、高溫熱處理的工藝制得定長絲炭纖維，將長度為500－700mm中間相瀝青基炭纖維平行排列，厚度0.1－0.5mm，將步驟（1）所制瀝青分散液均勻涂覆在炭纖維表面，炭纖維與瀝青的質量比為1：0.5－?1.5范圍內，自然晾干或在80－100℃下烘干后，制得炭/炭復合材料一維預制體；

B：對于連續中間相瀝青基炭纖維：將連續炭纖維浸入步驟（1）所制的瀝青分散液中，3－5h充分浸泡后將纖維從分散體中取出，并排定向排列成一個預制體層，厚度為0.1－1mm，自然晾干或在80－100℃下烘干后，制得炭/炭復合材料一維預制體，連續炭纖維與瀝青的質量比為1：0.5－1.5范圍內；

（3）炭/炭復合材料的模壓成型

將一維預制體按需要的尺寸裁剪成薄片，將多層薄片預制體疊層放入熱模壓裝置中，升溫、加壓成型，壓力范圍為5－25MPa，終溫為1000－1500℃，終溫保持10－60min；

（4）瀝青浸漬致密化

用軟化點為80－110℃的中溫瀝青或230－260℃的中間相瀝青作為浸漬劑瀝青，對步驟（3）的制品進行致密化，工藝參數為：中溫瀝青的浸漬溫度為200－?240℃，浸漬壓力1.5－3.0MPa，浸漬時間2－3小時；中間相瀝青的浸漬溫度為380－450℃，浸漬壓力1.5－3.0MPa，浸漬時間2－3小時；

（5）炭/炭復合材料的熱壓石墨化

將步驟（4）所制復合材料裝入熱壓石墨化裝置，進行熱壓處理，熱壓升溫過程中加壓，壓力范圍為：5－50MPa，最高溫度為：2600－3000℃，恒溫恒壓10－30min。

2.如權利要求1所述的一種單向高導熱炭/炭復合材料的制備方法,其特征在于所述步驟（1）的分散劑為甲基纖維素、羥乙基纖維素或HY-200。

3.如權利要求1所述的一種單向高導熱炭/炭復合材料的制備方法,其特征在于所述步驟（2）的中間相瀝青定長炭纖維或連續炭纖維截面為圓形或帶狀，圓形直徑為10－15μm，帶狀截面尺寸為：長度為20－30μm，寬度為7－10μm。

4.如權利要求1所述的一種單向高導熱炭/炭復合材料的制備方法,其特征在于所述步驟（2）的中間相瀝青定長炭纖維或連續炭纖維為炭化或石墨化后的炭纖維。

5.如權利要求1所述的一種單向高導熱炭/炭復合材料的制備方法,其特征在于所述步驟（4）的中溫瀝青為中溫煤瀝青或中溫石油瀝青。

6.如權利要求1所述的一種單向高導熱炭/炭復合材料的制備方法,其特征在于所述復合材料中纖維的排列形式為平行排列。