[發明專利]一種表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110753363.2
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113248275B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 唐波;吳新鋒
• 申請（專利權）人: 杭州幄肯新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/524;D06M14/36;D06M15/41;D06M15/333;D06M11/74;D06M101/40
• 代理公司: 湖南天地人律師事務所 43221
• 代理人: 劉擎天

1.一種表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料，其特征在于，制備輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料胚體材料的原材料組成及其質量份數包括：

碳纖維軟氈：100份

苯酚：10-30份

糠醛：8-24份

氨水：0.4-1.2份

乙烯基助交聯劑：1-3份

光引發劑：0.1-0.3份;

所述表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料的制備方法包括以下步驟：

（1）噴膠浸漬和固化成形：（a）樹脂浸漬：將碳纖維軟氈纏繞在圓柱狀金屬模具上，然后使用苯酚、乙烯基助交聯劑、糠醛、氨水和光引發劑的樹脂體系直接噴涂浸漬碳纖維軟氈；（b）紫外光引發雙鍵反應：通過紫外光激發光引發劑，引發糠醛樹脂與乙烯基助交聯劑進行乙烯基交聯反應，形成乙烯基交聯網絡；（c）苯酚糠醛縮合反應：乙烯基交聯反應反應熱促使氨水引發糠醛和苯酚化合物的苯酚糠醛縮聚交聯反應，形成酚醛交聯網絡，乙烯基交聯網絡與酚醛交聯網絡相互交叉，形成雙交聯固化產物；

（2）碳化和石墨化：碳纖維氈固化產物脫除金屬模具，裝上碳/碳模具，外表面綁縛碳纖維繩，直接進行碳化和石墨化反應，制備得到輕質碳纖維/碳圓筒復合熱場胚體材料；

（3）石墨化涂層：輕質碳纖維/碳圓筒復合熱場胚體材料加工到所需尺寸，然后在表面噴涂石墨涂層體系材料；

（4）純化：將涂有石墨化涂層的碳纖維/碳圓筒熱場材料進行純化處理，得到表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料。

2.根據權利要求1所述的表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料，其特征在于，所述碳纖維軟氈為硅烷偶聯劑處理過的碳纖維軟氈，碳纖維軟氈是由長碳纖維經過氣流成網-針刺成氈工藝制備得到，活性碳纖維軟氈的Z向纖維與X-Y面內纖維之比為1：（50-150），密度為500-700克/厘米²，厚度為10±1毫米；所述長碳纖維的長度為10-15厘米。

3.根據權利要求1所述的表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料，其特征在于，所述乙烯基助交聯劑為含乙烯鍵的單乙烯低分子化合物、二乙烯基交聯劑或多乙烯基交聯劑；其中，所述單乙烯低分子化合物為苯乙烯或丙烯酸酯；二乙烯基交聯劑為三丙二醇二丙烯醚酯；多乙烯基交聯劑為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或三烯丙基異三聚氰酸酯。

4.根據權利要求1所述的表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料，其特征在于，所述光引發劑為自由基光引發劑或陽離子光引發劑；其中，所述自由基光引發劑為安息香丁醚、安息香、安息香雙甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、二苯基乙酮、α-羥烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、α，α-二乙氧基苯乙酮、雙苯甲酰基苯基氧化膦、芳?；⒀趸?、2,4-二羥基二苯甲酮、二苯甲酮、硫代丙氧基硫雜蒽酮或異丙基硫雜蒽酮；

所述陽離子光引發劑為二芳基碘鎓鹽、三芳基碘鎓鹽、烷基碘鎓鹽或異丙苯茂鐵六氟磷酸鹽。

5.權利要求1-4任一項所述的表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料，其特征在于，制備表面石墨涂層材料的原材料組成及其質量份數包括：

石墨片：100份

聚乙烯醇縮丁醛：10-30份

酚醛樹脂水溶液：200-600份。

6.根據權利要求5所述的表面涂覆石墨涂層的輕質碳纖維/碳圓筒熱場材料，其特征在于，所述的石墨片的尺寸為大小為30-80 um，厚度為10 um；所述聚乙烯醇縮丁醛為化學純；所述酚醛樹脂水溶液為水溶性酚醛樹脂與水的混合物，其中固含量為40%-75%。