[發明專利]一種短切纖維碳纖維復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010788580.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111908936A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 李凱;陳新華;袁豪雄
• 申請（專利權）人: 江蘇米格新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/52;C04B35/622
• 代理公司: 合肥中谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34146
• 代理人: 袁錦波

本發明涉及一種短切纖維碳纖維復合材料及其制備方法，屬于碳纖維復合材料制備技術領域，包括以下步驟：步驟一碳纖維原料磨碎；步驟二短纖維沉積成型；步驟三樹脂浸漬；步驟四成模注液，將樹脂浸潤纖維胚體放入模具成模，同時注入潛在中間相瀝青液；步驟五高壓成型熱處理，將含有瀝青液的浸潤纖維胚體在高壓下熱處理后冷凝獲得固化胚體；步驟六碳化熱處理，將固化胚體脫模后碳化處理獲得碳化胚體；步驟七高溫石墨化處理，將碳化胚體高溫石墨化處理獲得成品碳纖維復合材料；本發明制備的短切纖維碳纖維復合材料，具有較高的純度同時抗壓、抗彎強度大幅度提高，解決了邊角固廢問題，同時實現了材料的回收利用，產生較好的經濟效益。

技術領域

本發明屬于碳纖維復合材料制備技術領域，具體涉及一種短切纖維碳 纖維復合材料及其制備方法。

背景技術

碳纖維復合材料通常是指由樹脂為基體碳纖維作為增強體的一種復合 材料，近年來薄膜材料技術壁壘的突破引起光伏行業的迅猛發展，光伏所 用單晶爐、多晶鑄錠爐等作為高溫高能耗爐體對能夠降低能耗同時具有高 比強度、高純度、耐腐蝕、耐高溫、優異保溫性能的材料需求量急劇增加。 航空航天、粉末冶金、石墨提純等所用超高溫熱處理爐對碳纖維復合材料 的需求也很大；當下5G的快速發展半導體行業對產品質量的不斷提高，高純同時具有優異保溫性能的碳纖維復合材料需求量也在不斷加大。

碳纖維作為一種高比強度、高純度、耐腐蝕、單一方向導熱同時在惰 性氣體保護下耐超高溫的材料是光伏行業首選材料；一種是碳纖維原絲/預 氧纖維經過編織可成為一種具有優異性能的保溫軟氈，經過高溫碳化石墨 化后獲得的石墨軟氈能夠完全滿足光伏行業的需求；一種是碳纖維與樹脂 復合成型制備整體氈，此種方式獲得的碳纖維復合材料不僅具有良好的保 溫性能、較高的純度同時具有良好的抗彎、抗壓強度，表面處理后具有良 好的抗氧化性能。

碳纖維軟氈作為主要保溫材料成員之一，依據客戶需求尺寸裁剪后會 剩余大量的邊角材料，無法得到后續使用，只能廢棄，造成能源浪費。

因此，我們提出一種短切纖維碳纖維復合材料及其制備方法。

發明內容

本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種結構簡單，設計合 理的一種短切纖維碳纖維復合材料及其制備方法。

本發明通過以下技術方案來實現上述目的：

一種短切纖維碳纖維復合材料及其制備方法，包括以下步驟：

一、碳纖維原料磨碎：將碳纖維/纖維氈的邊角料磨碎短切后，分篩獲 得設定長度的短切碳纖維；

二、沉積成型：將短切碳纖維投入模具腔體，沉積成型，通過氣流梳 理獲得表面平整，厚度均勻的短纖維胚體；

三、樹脂浸漬：將放有短纖維胚體的模具注入樹脂，將短纖維胚體完 全浸漬后，抽吸出多余樹脂，獲得短纖維浸潤胚體；

四、成模注液：將樹脂浸潤后的短纖維浸潤胚體模具內注入潛在中間 相瀝青液，抽出多余瀝青液獲得混合胚體；

五、高壓成型熱處理：對混合胚體在4-16Mpa且340-420℃高壓熱處理 2-12h，優選壓力范圍為6-12Mpa，優選溫度范圍為380-420℃，優選處理時 間為4-8h，然后經過泄壓和冷卻后脫模獲得含中間相80-100％的纖維固化 胚體；

六、碳化處理：將固化胚體在無氧環境下，通過三階段設定速率升溫 至900-1400℃碳化處理獲得碳化胚體，優選碳化處理溫度范圍為 950-1200℃；

七、高溫石墨化處理：將碳化胚體通過2000-2600℃處理后獲得成品碳 纖維復合材料，優選高溫石墨化處理溫度范圍為2200-2400℃。