[發(fā)明專利]一種提高纏繞成型炭/炭復合材料層間結合強度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911422008.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111169031B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 趙松;程皓;黨瑞萍;彭志剛;張靈玉;代麗娜;張永輝
• 申請（專利權）人: 西安超碼科技有限公司
• 主分類號: B29C70/32
• 分類號: B29C70/32;B29C70/38;B29C70/54
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

1.一種提高纏繞成型炭/炭復合材料層間結合強度的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、芯模準備：選擇外表面結構和尺寸均與目標產(chǎn)物炭/炭復合材料的內(nèi)表面結構和尺寸相似的芯模進行裝配，并對裝配后的芯模的外表面進行清潔，然后在清潔后的芯模的外表面上鋪放脫模布并刷涂脫模劑，再鋪放軟質耐溫材料；所述芯模的外徑比目標產(chǎn)物炭/炭復合材料的內(nèi)徑小10mm～60mm；

步驟二、帶膠連續(xù)纏繞和針刺成型：采用纏繞機將預先浸漬樹脂的連續(xù)炭纖維在步驟一中鋪放軟質耐溫材料的芯模的外表面進行纏繞，形成帶膠纖維層，纏繞過程中每纏繞單層或多層后在纏繞形成的帶膠纖維層上鋪放網(wǎng)胎，并對網(wǎng)胎與網(wǎng)胎下層的帶膠纖維層進行針刺處理，在芯模上形成準三向結構的纏繞-針刺件；所述準三向結構的纏繞-針刺件的厚度不小于目標產(chǎn)物炭/炭復合材料的厚度；所述鋪放網(wǎng)胎過程中，將寬度與芯模長度相同、長度與鋪放網(wǎng)胎前經(jīng)纏繞的芯模周長相同的網(wǎng)胎均勻鋪放在芯模的直筒段，將裁剪至扇形且與封頭段面積相同的網(wǎng)胎鋪放在芯模的封頭段，同一層中相鄰網(wǎng)胎的間距不超過0.2mm，且相鄰層網(wǎng)胎鋪放的縫隙錯開；

步驟三、固化處理：將步驟二中在芯模上形成的纏繞-針刺件放置在固化爐中進行固化處理，然后脫模并去除軟質耐溫材料，得到準三向結構的固化件；所述準三向結構的固化件的密度為1.30g/cm³～1.50g/cm³；

步驟四、炭化處理：將步驟三中得到的準三向結構的固化件放置在炭化爐中，在氮氣或氬氣氣氛保護、溫度為850℃～1200℃的條件下進行炭化處理，得到準三向結構的炭化件；所述準三向結構的炭化件的密度為1.00g/cm³～1.40g/cm³，層間結合強度不小于8MPa，且無分層、鼓包和掉紗明顯缺陷；

步驟五、高溫處理：將步驟五中得到的準三向結構的炭化件在溫度為2000℃～2500℃的條件下進行高溫純化處理；

步驟六、機械加工：對步驟六中經(jīng)高溫純化處理后的炭化件進行機加處理，得到纏繞成型炭/炭復合材料；所述纏繞成型炭/炭復合材料層間結合強度不小于10MPa，且無分層、鼓包和掉紗明顯缺陷。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種提高纏繞成型炭/炭復合材料層間結合強度的方法，其特征在于，步驟一中所述芯模的材質為金屬或石墨。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種提高纏繞成型炭/炭復合材料層間結合強度的方法，其特征在于，步驟一中所述軟質耐溫材料為炭氈、炭布、炭纖維網(wǎng)胎、石墨紙和陶瓷纖維氈中的一種或兩種以上，所述軟質耐溫材料的鋪放厚度為5mm～30mm。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種提高纏繞成型炭/炭復合材料層間結合強度的方法，其特征在于，步驟一中所述軟質耐溫材料經(jīng)樹脂浸漬后再進行鋪放，或者將軟質耐溫材料鋪放后采用樹脂進行刷涂或浸滲，所述樹脂為酚醛樹脂或糠酮樹脂，且樹脂的固化溫度不高于步驟二中預先浸漬樹脂的連續(xù)炭纖維采用的樹脂的固化溫度。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種提高纏繞成型炭/炭復合材料層間結合強度的方法，其特征在于，步驟二中所述預先浸漬樹脂的連續(xù)炭纖維的材質為粘膠絲基炭纖維、聚丙烯腈基炭纖維和瀝青基炭纖維中的一種或兩種以上，預先浸漬樹脂的連續(xù)炭纖維的絲束為1.5K～24K，所述網(wǎng)胎為短切碳纖維制成的薄氈，網(wǎng)胎的面密度為20g/m²～300g/m²。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種提高纏繞成型炭/炭復合材料層間結合強度的方法，其特征在于，步驟二中所述纏繞為干法纏繞、半干法纏繞或濕法纏繞；所述預先浸漬樹脂的連續(xù)炭纖維采用的樹脂膠液為殘?zhí)柯什恍∮?5％的熱固性樹脂膠液，所述熱固性樹脂膠液為糠酮樹脂或酚醛樹脂的乙醇溶液；所述纏繞的方式為環(huán)向與螺旋交替纏繞，其中，環(huán)向纏繞角度為85°～89°，螺旋纏繞角度為20°～85°。