[發明專利]一種碳纖維增強石墨圓環及其制備方法

有效

• 申請號: 202310899268.2
• 申請日: 2023-07-21
• 公開（公告）號: CN116621595B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 李海波;甘晶晶;譚俊文
• 申請（專利權）人: 浙江德鴻碳纖維復合材料有限公司
• 主分類號: C04B35/83
• 分類號: C04B35/83;C04B35/84;C04B35/532
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 黃盼

1.一種碳纖維增強石墨圓環的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10：提供短切纖維，所述短切纖維為碳纖維；

S20：將所述短切纖維真空吸附于圓環模具中，形成短切纖維層，并向所述短切纖維層上施加預制膠體溶液，使所述預制膠體溶液浸入所述短切纖維層；

S30：循環執行S20中的所述形成短切纖維層和所述施加預制膠體溶液的步驟，至形成預設厚度的初始圓環胚體；

S40：基于所述初始圓環胚體形成石墨化的圓環胚體，并對所述石墨化的圓環胚體進行機加工，得到初始石墨圓環；

S50：對所述初始石墨圓環進行表面致密化，得到石墨圓環。

2.根據權利要求1中所述的制備方法，其特征在于，所述圓環模具的底部設有的通孔，所述通孔與真空吸附裝置連通；所述S20包括：

S21：將所述短切纖維分散于密閉裝置中，通過氣流將所述短切纖維輸送至所述圓環模具，并采用所述真空吸附裝置，通過所述圓環模具底部的通孔將所述短切纖維吸附于所述圓環模具中，形成所述短切纖維層；

S22：在所述圓環模具勻速旋轉的狀態下，向所述短切纖維層上噴灑所述預制膠體溶液，使所述預制膠體溶液浸入所述短切纖維層。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述將所述短切纖維真空吸附于圓環模具中，形成所述短切纖維層的過程中，保持所述圓環模具勻速旋轉。

4.根據權利要求2中所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法滿足下述特征中的至少之一：

輸送所述短切纖維層的氣流流速為10-20m/s；

所述真空吸附裝置將所述短切纖維吸附至所述圓環模具中所采用的真空度為10-30kpa；

所述圓環模具的轉速為1-15s/r。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述圓環模具的底部上方設置絲網，所述絲網與所述圓環模具的底部間具有間隔，所述絲網設有多個網孔；所述制備方法滿足下述特征中的至少之一：

所述通孔的直徑為2-5mm；

所述網孔的直徑為0.5-2mm。

6.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法滿足下述特征中的至少之一：

所述短切纖維的纖維長度為1-10mm；

吸附于所述圓環模具中的短切纖維的單束纖維直徑小于等于預設直徑，所述預設直徑為0.05～0.015mm。

7.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述預制膠體溶液包括樹脂、石墨粉和有機溶劑，所述預制膠體溶液中樹脂、石墨粉和有機溶劑的質量比為2-5份:3-7份:1-3份。

8.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于，單層所述短切纖維層的厚度為1-5mm。

9.根據權利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述S40中基于所述初始圓環胚體形成石墨化的圓環胚體包括：

S41：對所述初始圓環胚體進行加壓，使所述初始圓環胚體的尺寸達到預設尺寸，所述預設尺寸為形成有針對所述石墨圓環的加工余量的胚體的尺寸；

S42：對加壓后的初始圓環胚體進行加熱固化，得到固化的初始圓環胚體；

S43：對所述固化的初始圓環胚體進行碳化和浸漬增密處理，至得到預設密度的圓環胚體；

S44：對所述預設密度的圓環胚體進行高溫石墨化處理，得到所述石墨化的圓環胚體。

10.根據權利要求9中所述的制備方法，其特征在于，所述預設厚度為所述預設尺寸的初始圓環胚體的厚度的預設倍數，所述預設倍數為1.2-1.5倍。

11.一種碳纖維增強石墨圓環，其特征在于，所述碳纖維增強石墨圓環采用如權利要求1-10中任一項所述的碳纖維增強石墨圓環的制備方法制得。