[發明專利]一種負載碳納米纖維的中間相瀝青基碳纖維編織物的制備方法

有效

• 申請號: 201810895887.3
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109112826B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 劉金水;黃東;葉崇;李保六;胡昌文;李益
• 申請（專利權）人: 湖南東映碳材料科技有限公司
• 主分類號: D06M11/83
• 分類號: D06M11/83;D01F9/145;D03D15/00;D06M101/40
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吝秀梅

本發明涉及一種負載碳納米纖維的中間相瀝青基碳纖維編織物的制備方法，用中間相瀝青為原料，紡制成直徑12?16μm的中間相瀝青纖維；隨后經過260?300℃預氧化后，并進行500?800℃的低溫炭化處理；把低溫炭化絲編織成碳纖維二維織物，在碳纖維表面氣相生長碳納米纖維；對負載氣相碳纖維的碳纖維編織物進行1200?1500℃的高溫炭化處理和2600?3000℃的石墨化處理得到負載碳納米纖維的中間相瀝青基碳纖維編織物。本發明制得的負載碳納米纖維的中間相瀝青基碳纖維編織物是制備高導熱CFRP蒙皮材料的優良前驅體，在X?Y面具備高導熱高模量的同時，兼顧Z向導熱。

技術領域

本發明涉及一種可用高導熱CFRP蒙皮材料的負載碳納米纖維的中間相瀝青基碳纖維編織物的制備方法。

背景技術

高導熱CFRP蒙皮材料是一種綜合性能優異的功能性結構材料，一方面它具備較高層間結合強度(≥40MPa)，彎曲強度(≥0.9GPa)，彎曲模量(≥0.9GPa)和低密度(≤1.5g/cm³)等特點，是輕質高強的結構材料；另一方面其導熱系數(面內導熱率≥180W/m·K，縱向導熱率≥1.6W/m·K)較高，是一種潛力巨大的熱疏導材料。如果高導熱CFRP用于新一代衛星蜂窩夾層結構的蒙皮材料上，存在以下無可比擬的優勢：(1)保持良好的尺寸穩定性，實現衛星的姿態穩定性和搭載設備的高精度指向；(2)快速日照日陰差和星載儀器發熱產生的熱量，提高元件和線路板工作的可靠性。

但目前的高導熱CFRP蒙皮材料多采用中間相瀝青基碳(石墨)纖維制備，一方面，石墨纖維高模量和高脆性的特點使其在預浸料制備過程中極容易斷裂，工藝性能很差；另一方面，所制備的CFRP蒙皮材料Z向導熱較差，無法滿足導熱性能需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于高導熱CFRP蒙皮材料的負載碳納米纖維的中間相瀝青基碳纖維編織物的制備方法，通過對中間相瀝青基碳纖維的制備過程和改性工藝相結合，在低模態下對低溫絲進行編織，利用化學氣相沉積負載碳納米纖維后，通過高溫炭化和石墨化去除催化劑，促進中間相瀝青基碳纖維和氣相生長碳納米纖維的結晶長大以及二者之間的結合，形成負載碳納米纖維的中間相瀝青基碳纖維織物。該織物通過膠膜法可制備成高導熱CFRP的預浸料，結合熱壓罐和RTM等成型方式可最終制備高導熱CFRP蒙皮材料。

本發明具體過程如下：

一種負載碳納米纖維的中間相瀝青基碳纖維編織物的制備方法，用中間相瀝青為原料，紡制成直徑12-16μm的中間相瀝青纖維，中間相瀝青的灰分＜100ppm，軟化點為260-290℃，中間相含量＞98％。隨后，瀝青纖維經過260-300℃的預氧化處理，氣氛為空氣或氧氣，升溫速率為0.5-1℃/min；隨后經過500-800℃的低溫炭化處理，氣氛為氮氣或氬氣，升溫速率為3-10℃/min；最終得到中間相瀝青基碳纖維的低溫絲，纖維表面未進行上漿處理。然后，把未進行上漿處理的低溫絲編織成二維織物，編織形式包括但不限于平紋、緞紋和斜紋。