[發明專利]一種碳碳復合材料板材的制備方法

在審

• 申請號: 202010033585.2
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111039691A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 楊浩;侯光遠;樊乾國;賈武林
• 申請（專利權）人: 陜西美蘭德炭素有限責任公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種碳碳復合材料板材的制備方法，包括以下步驟：第一步，將編制好的平紋布、斜紋布、無維布浸漬酚醛樹脂后晾曬干，后裁剪成所需要的尺寸，晾干后按規格擺放三列；第二步，將石墨粉、短纖維、碳粉和樹脂按比例混合；第三步，將第一步中的三種碳布按順序疊層且每層中涂刷第二步中的碳膠泥；第四步，將第三步刷好涂層的碳布層裝入真空袋中抽出多余的碳膠泥；第五步，將涂好的碳布層放入熱壓機中熱壓固化；第六步，將固化后的碳/碳復合材料板材進行碳化處理；第七步，將碳化后的碳/碳復合材料板進行高溫處理；第八步，將高溫處理后的碳/碳復合材料板進行精加工，加工至所需尺寸。

技術領域

本發明涉及碳碳復合材料板材領域，特別涉及一種碳碳復合材料板材的制備方法。

背景技術

碳/碳復合材料是碳纖維及其織物增強的碳基體復合材料。具有低密度、高強度、高比模量、高導熱性、低膨脹系數、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩定性高等優點，是如今在1650℃以上應用的少數備選材料，最高理論溫度更高達2600℃，因此被認為是最有發展前途的高溫材料之一。目前，碳/碳復合材料由于其獨特的性能，已廣泛應用于航空航天、汽車工業、醫學等領域，如火箭發動機噴管及其喉襯、航天飛機的端頭帽機翼前緣的熱防護系統、飛機剎車盤等。近些年碳/碳復合材料作為重要的熱場材料已廣泛應用于高溫熱工裝備領域。

目前在制備碳/碳復合材料方面主要有兩種方式：化學氣相沉積法和液相浸漬炭化法。其中，化學氣相沉積法不適用于碳/碳復合材料板材的制備，主要原因是化學氣相沉積一般都將胚體置于圓筒或圓柱形的氣相爐內氣相滲透，在增密的過程中平板會發生彎曲翹起的現象，導致制備的平板難以達到要求。還有因為沉積工藝每個周期一般都會在200-500小時，碳源氣體的利用率也非常低，所以此工藝不適合制備碳/碳復合材料板。

液相浸漬法是將樹脂或瀝青等碳源物用真空設備吸入胚體中再用高壓特種設備加壓加熱固化，取出碳化，重復此工藝，浸漬、固化、碳化，再浸漬、固化、碳化，直至所需密度（1.6-1.9g/cm3），這種方法的缺點是周期多，效率低，工藝復雜，依然不是碳/碳復合材料板材的最佳制備工藝。因此，在當前的技術環境和工藝條件下，現有的生產條件是無法滿足市場對碳碳復合材料的需求量，所以需要一種快速高效制備碳/碳復合材料板材的工藝和方法。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的是用碳纖維編制不同樣式的碳布，平紋布、斜紋布、無維布，將編制好的碳布用酚醛樹脂浸漬后晾干，用石墨粉、短纖維、碳粉（碳/碳復合材料加工后車削掉的過濾粉）和樹脂均勻混合，制成類似于碳膠泥的填充物，將編制好浸漬晾干后的平紋布、斜紋布、無維布按順序周期性交替鋪平至所需尺寸，每層布中間刷上配好的膠泥，放入真空袋中將多余的碳膠泥抽出以便重復利用，將抽完真空的板材放入熱壓機上進行加熱加壓固化，再將固化好的碳/碳復合材料板進行碳化處理，處理后密度可到達1.4-1.5g/cm3，之后根據所需密度可繼續浸漬碳化增密，若密度滿足使用要求可做高溫處理，后做一次短時間沉積表面強化處理，就可得到周期短，工藝簡單，效率高且性能好的碳/碳復合材料板材，克服碳/碳復合材料板材制備過程中周期長、效率低、成本高等問題中提出的一種周期短，工藝簡單，效率高成本低的碳/碳復合材料板材的制備方法。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種碳碳復合材料板材的制備方法，其具體步驟如下：

第一步，將不同樣式（平紋布、斜紋布、無維布）的碳布裁剪成所需的尺寸，并用酚醛樹脂手刷或設備浸漬，將每塊碳布浸漬后晾干。

第二步，將石墨粉、短纖維、碳粉和樹脂按石墨粉：短纖維：碳粉：樹脂=2:1:2:3 的比例進行混合，攪拌均勻備用，后面稱之為碳膠泥。

第三步，將第一步中浸漬晾干后的3 種碳布按平紋布、斜紋布、無維布的順序鋪層，直至所需厚度，并且每層中間均勻涂上第二步中所備好的碳膠泥。