[發明專利]碳纖維增強復合材料、制備方法及用途

有效

• 申請號: 201710628915.0
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107498941B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 張雪梅;李松;高龍飛;于坤;肖沅諭;董可心
• 申請（專利權）人: 北京玻鋼院復合材料有限公司
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B37/10;B32B37/06;C04B35/66;C04B35/80
• 代理公司: 北京悅成知識產權代理事務所(普通合伙) 11527
• 代理人: 樊耀峰

1.一種碳纖維增強復合材料，其特征在于，該復合材料以碳纖維作為增強體，以包含鉀水玻璃、偏高嶺土、堿金屬氫氧化物和水的混合物作為原膠液，以縮合磷酸鋁和/或三聚磷酸鋁作為原膠液的固化劑制備得到。

2.根據權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述混合物由鉀水玻璃、偏高嶺土、堿金屬氫氧化物和水組成。

3.根據權利要求1或2所述的復合材料，其特征在于，鉀水玻璃、偏高嶺土、堿金屬氫氧化物和水的重量比為100∶101～108∶16～22∶6～16。

4.根據權利要求3所述的復合材料，其特征在于，所述混合物與所述碳纖維的質量比為3～6∶1；且所述混合物與所述固化劑的質量比為100∶0.2～0.4。

5.根據權利要求4所述的復合材料，其特征在于，所述鉀水玻璃中的K₂O含量為9～18wt％、且SiO₂含量為22～31wt％；且所述的堿金屬氫氧化物為氫氧化鉀。

6.根據權利要求1或2所述的復合材料，其特征在于，將厚度為12mm的復合材料試樣在1000℃燒蝕600s后的復合材料質量保留率≥98％。

7.根據權利要求6所述的復合材料，其特征在于：

采用GJB 323A-1996在熱流密度4309.1Kw/m²和燒蝕時間20s下測定的線燒蝕率為0.05～0.1mm/s；

采用GJB 330A-2000對直徑為11mm和高度為32mm的圓柱試樣在室溫～800℃的溫度下測定的比熱容為1.1～1.4kJ/kg·℃；

采用GB/T 1447-2005對尺寸為250×25×4mm的試樣測定的拉伸強度為117～163MPa；和

采用GB/T 1449-2005對尺寸為80×15×5mm的試樣測定的彎曲強度為109～134MPa。

8.根據權利要求1～7任一項所述的復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)配制原膠液：將鉀水玻璃、偏高嶺土、堿金屬氫氧化物和水混合得到混合物，作為原膠液；

(2)配制膠液：將固化劑與原膠液混合得到膠液；

(3)碳纖維處理：使用有機溶劑對含碳纖維的碳布超聲清洗10～30min，晾干備用；

(4)制作預浸布：將步驟(2)所得膠液涂覆在步驟(3)所得碳布上，并晾置得到預浸布；

(5)制作坯料板：將步驟(4)所得預浸布裁剪，并疊加在一起，壓制成坯料板；

(6)固化：將步驟(5)所得坯料板在80～200℃下處理6～12小時，然后冷卻得到所述復合材料。

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于：

在步驟(3)中，所述有機溶劑選自丙酮或乙醇，所述含碳纖維的碳布為平紋碳布；

在步驟(4)中，晾置時間為1～2h；

在步驟(5)中，坯料板的厚度為5～30mm；和

在步驟(6)中，所述的冷卻為隨爐冷卻。

10.根據權利要求1～7任一項所述的復合材料的用途，其特征在于，所述復合材料用作飛行器或汽車的熱防護材料。