[發明專利]碳碳或碳陶復合材料短纖預制體及其制品以及制備方法

在審

• 申請號: 202110471234.4
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113149683A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 申富強;申富勝
• 申請（專利權）人: 上海騏杰碳素材料有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/80;C04B35/52;C04B35/553;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 上海創開專利代理事務所(普通合伙) 31374
• 代理人: 汪發成

本發明涉及碳碳或碳陶復合材料短纖預制體及其制品以及制備方法，其特征在于，其制備方法核心在于將短切碳纖維通過擠出機擠出成型，實現連續性的成型產物；采用上述制備方法獲得的一種短切碳纖維預制體；以及經過氣相沉積或液相沉積或兩者組合方法獲得碳碳或碳陶復合材料制品。本發明的有益效果在于：利用純短纖維制成短切碳纖維復合材料制品、原料成本低、其制備方法工藝簡單、可以連續生產，生產效率高、可以直接按照最終產品外形成型，減少加工余量，減少磨削浪費、大大縮短制備周期，減少成本；采用環形分切工藝，無需去除邊料和芯料，可以使得碳碳復合材料剎車盤預制體材料的浪費減少。

技術領域

本發明涉及碳碳或碳陶復合材料技術領域，尤其涉及一種碳碳或碳陶復合材料短纖預制體及其制品以及制備方法。

背景技術

剎車組件是飛機、列車、汽車、摩托車等必須裝備的制動部件，其性能的優劣直接影響車輛、裝備的使用安全性。

在生產制造剎車組件的過程中，非高速運動的車輛一般采用粉末冶金工藝制作；高速車輛采用了預制體制備工藝，預制體制備的原材料通常利用到碳-碳復合材料，碳-碳復合材料是碳纖維增強碳基體的一種高性能復合材料，具有強度高、耐腐蝕、可設計性強等特點。

現有技術制備的剎車材料預制體多具有以下問題：

一、制作周期長；

二、工藝步驟繁瑣，目前一般采用多層復合針刺或者多層模壓工藝，費時費力，不能連續生產；

三、成本高，目前一般先制作成正方向的板材，然后去角掏芯后獲得預制體，這樣導致大量的材料浪費。

四、結構強度低，目前采用的工藝導致層間剪切力不夠容易分層，從而導致整體強度不足。

本案提出了一種新型碳-碳復合材料預制體及其制品以及制備方法。通過研發新的熱結構復合材料，其用途不僅限于剎車盤，還可一一擴展到其他領域車輛，比如火車、重型卡車、客車、公交車以及跑車等等。

發明內容

本發明提供了一種碳碳或碳陶復合材料短纖預制體及其制品以及制備方法，解決了以上技術問題。

為解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明第一提供了一種用于碳碳或碳陶復合材料制作的短切碳纖維預制體的制備方法，其核心技術特征在于，包括將短切碳纖維通過擠出機擠出成型，實現連續性的成型產物。具體包括以下步驟：

S1，成型，將短切碳纖維通過擠出機擠出成型，實現連續性的成型產物；

S2，分切，將固化好的預制體胚體根據最終制品的厚度進行分切成為多段的預制體。

進一步地，預制體的成型形狀依據不同的需求，根據選定的芯模而定。

進一步地，所述的短切碳纖維由長度為2mm-10mm，或任意多組長度的短切碳纖維比例混合物。

進一步地，還包括S3，將得到的多段的預制體薄片與至少一層石墨紙或碳布進行針刺復合。

進一步地，所述碳布采用特種碳布，所述特種碳布為編織布或單向布制作而成。

進一步地，所述編織布采用纖維束或預浸帶編織而成，纖維束或帶的厚度為0.01～0.20mm，優選0.01～0.05mm。

本發明第二方面提供了一種用于碳碳或碳陶復合材料制作的短切碳纖維預制體的制備方法，其核心技術特征在于，包括將短切碳纖維通過擠出機擠出成型，實現連續性的成型產物。具體包括以下步驟：

S1，按照一定比例將短切碳纖維和樹脂混合均勻；

S2，成型，將短切碳纖維預浸料通過擠出機擠出成型，實現連續性的成型產物；