[發明專利]一種碳纖維增強復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201910559211.1
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN112142470A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 胡偉偉;戴昱杰
• 申請（專利權）人: 陜西橙果新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/80;C04B35/83
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 郝震

1.一種碳纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：制備由鉚接結構層、過渡層及摩擦功能層疊而加成的復合結構碳纖維針刺氈，其中，所述鉚接結構層是厚度為10mm的2.5維碳纖維針刺氈，所述碳纖維針刺氈由碳纖維單元層以0°/90°順次疊層針刺的方式制成，所述碳纖維單元層由長纖維無緯布與短纖維網胎以針刺的方式制成，針刺密度均為25～35針/cm²，所述長纖維無緯布與短纖維網胎的重量比為3:2；

所述過渡層由平方米克重為80g/m²的碳纖維網胎在鉚接結構層表面均勻鋪設5層并通過針刺方式緊密結合而成，針刺密度為25～35針/cm²，所述過渡層成型后的厚度為1mm；

所述摩擦功能層由平方米克重為80g/m²的碳纖維網胎與平方米克重為32g/m²～53g/m²的碳化硅粉在過渡層表面順次鋪設針刺而成，每鋪設一層碳纖維網胎便在其表面均勻鋪設一層碳化硅粉，每鋪設三層進行一道針刺工藝，針刺密度25～35針/cm²，每層所述碳纖維網胎與碳化硅粉重量比為2.5:1～1.5:1，所述摩擦功能層成型后厚度≥20mm；

S2：采用化學氣相浸漬工藝對S1所得復合結構碳纖維針刺氈沉積熱解碳并加工成復合材料坯體，其中，

所述化學氣相浸漬工藝以天然氣為沉積氣源，沉積溫度950℃～1050℃，沉積過程中天然氣氣氛壓力＜4kPa，沉積時間450h～550h；

S3：對S2所得復合材料坯體進行先驅體浸漬裂解工藝，具體按以下步驟進行：

(1)：將復合材料坯體浸入盛有液體聚氮硅烷先驅體的浸漬罐內并在真空狀態下進行充分浸漬，罐內壓強100Pa，浸漬時間3h；

(2)：將浸漬后的復合材料坯體置入熱處理爐，在常壓下以10℃/min的升溫速率升溫至120℃保溫3h；

(3)：打開熱處理爐真空泵，待熱處理爐腔室真空度低于100Pa后以10℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫2h；

(4)：以10℃/min的升溫速度繼續升溫至1300℃保溫2h，隨后關閉加熱系統，待熱處理爐腔室溫度低于80℃后取出，完成對復合材料坯體的一次先驅體浸漬裂解工藝；

(5)：重復(1)～(4)對復合材料坯體進行先驅體浸漬裂解工藝，直至復合材料密度≥1.80g/cm³。

2.如權利要求1所述的一種碳纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，所述S2中，沉積后的所得的復合材料坯體密度為1.55g/cm³～1.65g/cm³。

3.如權利要求1所述的一種碳纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，所述S3中步驟(5)重復步驟(1)～(4)的次數為3～5次。