[發明專利]一種碳纖維復合材料人工肋骨及其制備方法

有效

• 申請號: 202110051326.7
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112370569B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 譚周建;張翔;劉波;王斌;蔡志霞
• 申請（專利權）人: 湖南碳康生物科技有限公司
• 主分類號: A61L27/08
• 分類號: A61L27/08;A61L27/30;A61L27/50
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

1.一種碳纖維復合材料人工肋骨的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）將至少一束碳纖維束加捻成碳纖維繩，再將碳纖維繩編織成碳纖維編織條；所述碳纖維束中碳纖維表面含有樹脂；所述碳纖維表面的樹脂質量為碳纖維質量的0.5%~2%；

2）將碳纖維編織條通過模具輔助烘烤定形，在烘烤過程中對碳纖維編織條沿軸向施加拉力或者沿平面垂直施加壓力或者同時沿軸向施加拉力和沿平面垂直施加壓力，并在碳纖維編織條表面設置預留孔，得到方條狀碳纖維預制體；在烘烤過程中，沿軸向施加拉力的大小為20N/cm²~200N/cm²；在烘烤過程中，沿平面垂直施加壓力的大小為1N/cm²~10N/cm²；

3）將方條狀碳纖維預制體通過介質超聲處理；所述超聲處理以水和/或有機溶劑作為介質，超聲頻率為20kHz~60kHz，功率密度為0.3W/cm²~1.0W/cm²，溫度為30℃~70℃，時間為10min~60min；

4）將介質超聲處理后的方條狀碳纖維預制體固定在仿形模片上，通過化學氣相沉積碳和/或碳化硅基體，得到碳纖維復合材料人工肋骨坯體；

5）在碳纖維復合材料人工肋骨坯體表面通過化學氣相沉積PyC涂層和/或通過物理氣相沉積DLC或F-DLC涂層，即得碳纖維復合材料人工肋骨。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維復合材料人工肋骨的制備方法，其特征在于：所述碳纖維束為1k、1.5k、3k、6k或12k碳纖維，其中，1k表示一千根碳纖維；所述碳纖維繩的直徑為0.1mm~5mm；

所述碳纖維編織條的寬度為6mm~20mm，厚度為2mm~6mm。

3.根據權利要求2所述的一種碳纖維復合材料人工肋骨的制備方法，其特征在于：所述樹脂為環氧樹脂、酚醛樹脂、聚酰亞胺樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂中至少一種。

4.根據權利要求1所述的一種碳纖維復合材料人工肋骨的制備方法，其特征在于：所述方條狀碳纖維編織預制體表面的預留孔沿方條狀碳纖維編織預制體表面軸向規律排布，孔間隔5mm~20mm，孔徑大小為0.5mm~3mm。

5.根據權利要求1所述的一種碳纖維復合材料人工肋骨的制備方法，其特征在于：所述烘烤的條件為：溫度為150℃~300℃，時間為3h~10h。

6.根據權利要求1所述的一種碳纖維復合材料人工肋骨的制備方法，其特征在于：化學氣相沉積碳基體的條件：沉積溫度為850℃～1600℃，沉積時間為20h～200h，沉積壓力為3kPa~10kPa，氣源為烴類氣體；化學氣相沉積碳化硅基體的條件：沉積溫度為900℃～1300℃，沉積時間為20h～200h，沉積壓力為0.5kPa~3kPa，氣源為氣態碳硅源。