[發明專利]一種3D打印制備碳/碳復合材料方法

有效

• 申請號: 201510593651.0
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN105172142B
• 公開（公告）日: 2018-06-08
• 發明（設計）人: 廖寄喬;易旭;李軍;譚周建;李丙菊
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B29C64/10
• 分類號: B29C64/10;B33Y70/00;B33Y10/00;C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 魏娟

1.一種3D打印的碳/碳復合材料制備方法，其特征在于，包括以下制備步驟：

⑴原料制備：取熱固性樹脂、碳纖維、固化劑和流動助劑備用；當碳/碳復合材料生坯的質量份數為100份時，所述碳纖維的直徑為3μm～15μm，長度為200μm～600μm；將所述的碳纖維經刻蝕溶液刻蝕處理后，與用于溶解熱固性樹脂的溶劑混合得到固液混合物；將所述的熱固性樹脂與固化劑充分混合得到固體混合物；所述的熱固性樹脂粒徑分布范圍為50μm-300μm；將所述的固液混合物、固體混合物分別加入反應容器中，攪拌溶解固體混合物后，然后將反應容器中的混合物干燥，得到的混合物塊體破碎為粒徑為10μm～600μm后，加入流動助劑攪拌成原料粉末；

⑵生坯打?。簩ⅱ胖兄苽浜玫脑系谷?D打印機送粉缸中，在控制計算機中導入零部件三維立體圖形，然后用分層軟件將三維模型進行切片處理，得到零部件每一個加工層面的數據信息，將3D打印機抽真空，然后通入保護氣體，調節好控制計算機相應打印過程控制參數，最終完成碳/碳復合材料生坯制備；

⑶固化、碳化和增密:將步驟⑵所得碳/碳復合材料生坯置于熱處理爐中進行固化、碳化和增密處理得到碳/碳復合材料；

步驟(1)中當碳/碳復合材料生坯的質量份數為100份時，熱固性樹脂質量份數為35-60份，碳纖維質量份數為35-60份，流動助劑質量份數為0.1-0.8份，固化劑質量份數為2-8份；

步驟⑴中所需熱固性樹脂樹脂是酚醛樹脂、呋喃樹脂、瀝青、聚苯并咪唑、環氧酚醛其中一種或幾種；

步驟(1)中所述流動助劑為氣相二氧化硅、氣相氧化鋁、納米碳化硅中的一種或幾種；

步驟(1)中使用的所述固化劑為六亞甲基四胺。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是在步驟⑵中，所述的控制參數是,填充功率為：10W～80W，掃描間距為20μm～500μm，掃描速度為20inch/s～500inch/s。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征是，在步驟⑵中，填充功率為20～70w,掃描間距50-350μm，掃描速度為150inch/s-450inch/s。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，在步驟⑶中需進行加熱使樹脂固化，固化溫度為100℃～250℃；固化過程中升溫速度為0.1～5℃/min，固化時間為1h～10h。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，在步驟⑶中碳化溫度為250℃～1300℃，熱處理爐升溫速率為0.1℃/min～10℃/min。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征是，在步驟⑶中增密后的碳/碳復合材料零部件，其整體表觀密度為0.5g/cm³～2.2g/cm³。