[發(fā)明專利]一種碳纖維增強(qiáng)石墨圓環(huán)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310899268.2
• 申請(qǐng)日: 2023-07-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116621595B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李海波;甘晶晶;譚俊文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江德鴻碳纖維復(fù)合材料有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/83
• 分類號(hào): C04B35/83;C04B35/84;C04B35/532
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 黃盼

本申請(qǐng)涉及碳材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種碳纖維增強(qiáng)石墨圓環(huán)及其制備方法，包括：S10：提供短切纖維，短切纖維為碳纖維；S20：將短切纖維真空吸附于圓環(huán)模具中，形成短切纖維層，并向短切纖維層上施加預(yù)制膠體溶液，使預(yù)制膠體溶液浸入短切纖維層；S30：循環(huán)執(zhí)行S20中的形成短切纖維層和施加預(yù)制膠體溶液的步驟，至形成預(yù)設(shè)厚度的初始圓環(huán)胚體；S40：基于初始圓環(huán)胚體形成石墨化的圓環(huán)胚體，并對(duì)石墨化的圓環(huán)胚體進(jìn)行機(jī)加工，得到初始石墨圓環(huán)；S50：對(duì)初始石墨圓環(huán)進(jìn)行表面致密化，得到石墨圓環(huán)。本申請(qǐng)能夠有效降低石墨圓環(huán)制備過(guò)程中的原料浪費(fèi)和加工難度，提升產(chǎn)品良率和原料利用率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及碳材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種碳纖維增強(qiáng)石墨圓環(huán)及其制備方法。

背景技術(shù)

石墨圓環(huán)常應(yīng)用于高溫?zé)釄?chǎng)和腐蝕性環(huán)境中，作為保溫件、支撐件或隔離件等。為制備具備良好力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性的圓環(huán)產(chǎn)品，相關(guān)技術(shù)采用碳纖維編織方法形成預(yù)制體，進(jìn)而形成石墨圓環(huán)制品。但受限于產(chǎn)品形狀，直接進(jìn)行編織易導(dǎo)致邊緣尺寸及厚度難以控制的問(wèn)題，鑒于此，通常采用編織方法形成等厚的碳碳板材，然后切割形成圓環(huán)，四角邊料和中心圓盤(pán)難以有效利用，造成原料浪費(fèi)；并且，為節(jié)約成本，碳纖維編織預(yù)制體的加工余量通常控制在5mm左右，對(duì)于較大直徑的石墨圓環(huán)，碳纖維編織預(yù)制體在制備和成型處理過(guò)程中更易產(chǎn)生形變，而微小形變即可能導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢，加大生產(chǎn)難度，致使良品率低。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中上述問(wèn)題的至少之一，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N碳纖維增強(qiáng)石墨圓環(huán)及其制備方法，能夠有效提升原料利用率，同時(shí)提高產(chǎn)品尺寸控制精度，提升良品率。具體技術(shù)方案如下：

一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N碳纖維增強(qiáng)石墨圓環(huán)的制備方法，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(huán)模具中，形成短切纖維層，并向所述短切纖維層上施加預(yù)制膠體溶液，使所述預(yù)制膠體溶液浸入所述短切纖維層；

S30：循環(huán)執(zhí)行S20中的所述形成短切纖維層和所述施加預(yù)制膠體溶液的步驟，至形成預(yù)設(shè)厚度的初始圓環(huán)胚體；

S40：基于所述初始圓環(huán)胚體形成石墨化的圓環(huán)胚體，并對(duì)所述石墨化的圓環(huán)胚體進(jìn)行機(jī)加工，得到初始石墨圓環(huán)；

S50：對(duì)所述初始石墨圓環(huán)進(jìn)行表面致密化，得到石墨圓環(huán)。

一些可能的實(shí)施方式中，所述圓環(huán)模具的底部設(shè)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(guò)氣流將所述短切纖維輸送至所述圓環(huán)模具，并采用所述真空吸附裝置，通過(guò)所述圓環(huán)模具底部的通孔將所述短切纖維吸附于所述圓環(huán)模具中，形成所述短切纖維層；

S22：在所述圓環(huán)模具勻速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，向所述短切纖維層上噴灑所述預(yù)制膠體溶液，使所述預(yù)制膠體溶液浸入所述短切纖維層。

一些可能的實(shí)施方式中，在所述將所述短切纖維真空吸附于圓環(huán)模具中，形成所述短切纖維層的過(guò)程中，保持所述圓環(huán)模具勻速旋轉(zhuǎn)。

一些可能的實(shí)施方式中，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(huán)模具中所采用的真空度為10-30kpa；

所述圓環(huán)模具的轉(zhuǎn)速為1-15s/r。

一些可能的實(shí)施方式中，所述圓環(huán)模具的底部上方設(shè)置絲網(wǎng)，所述絲網(wǎng)與所述圓環(huán)模具的底部間具有間隔，所述絲網(wǎng)設(shè)有多個(gè)網(wǎng)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(wǎng)孔的直徑為0.5-2mm。

一些可能的實(shí)施方式中，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(zhǎng)度為1-10mm；