一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺，以短切碳纤维或碳纤维3D编织预制体为骨架，软、硬质碳纤维毡边料研磨的粉末为填充材料，通过模压/真空抽滤、碳化、增密及高温工艺制得的碳/碳复合材料板材。本发明专利技术以短切碳纤维大丝束或碳纤维编织预制体为增强骨架，碳纤维边料回收制得粉末为填充材料，均匀分散在增强骨架中，提高了复合材料板材的均匀度，增加了强度；降低了骨架材料的孔隙率，可减少后续增密周期，降低生产成本。

A Process for Producing Carbon-Carbon Composite Sheet with Side Material

【技术实现步骤摘要】
一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺
本专利技术涉及碳碳复合板材制备领域，具体地说，特别涉及到一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺。
技术介绍
随着碳纤维复合材料的应用越来越广泛，其废弃物也越来越多，废弃物的回收利用目前成为产业界和社会面临的新问题。通常来说，对碳纤维废料的回收有几种方法，一种是焚烧碳纤维废料，利用其燃烧产生的热能量，但这一过程会释放大量有毒气体，同时掩埋燃烧后的灰分会对土壤造成二次污染。另一种是将碳纤维废料或碳纤维复合材料废料通过切碎、碾碎等方法，制成颗粒、细粉等加以利用，经这样处理的材料，通常只是用作建筑填料、铺路材料、水泥原料等。上述两者方法既造成材料的极大浪费，更造成环境的严重污染。为了解决上述问题，专利CN105016325给出了一种用炭毡废料加工制造短切炭纤维与炭颗粒混合物的方法，所得产品不缠绕且没有团结成球现象，分布均匀。该专利技术主要将废料加工成短切碳纤维，作为增强材料添加至合成材料中，但碳纤维在回收过程中的再次短切，其强度已受到严重破坏。专利CN101062595公开了一种碳纤维/玻璃纤维复合材料制作过程中废弃边角料的应用及其制品，主要是将边角料回收利用制成纤维方向随机分散的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材。但该专利技术仅局限于对未经过碳化高温的复合材料中的碳纤维的回收再利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺，主要涉及软、硬质碳纤维毡的裁切边料的回收。生产工艺简便，同时实现了软、硬质碳纤维毡边料的回收再利用。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺，包括如下步骤：1)将软质的碳纤维毡短切成小块，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；2)将硬质的碳纤维毡粉碎成颗粒，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；3)将步骤1)和步骤2)制取的碳纤维粉末与长度为30～150mm的短切碳纤维大丝束加入到粘结剂和乙醇中，通过振动搅拌充分混合中，使浆料分散均匀，然后将浆料注入到模具中并，进行真空抽滤干燥；4)模压，其具体工艺流程如下：a)将步骤3)处理完成的浆料连同模具一起放入平板压机进行热压固化；b)将压机温度从室温上升至115～130℃，升温功率为60～90kw，并在130～140℃的温度下保温1～3h；c)加初压0.5～1MPa；升温至145～155℃，升温功率为60～90kw，并在155～160℃的温度下保温0.5～1h；d)继续升温至165～170℃，升温功率为60～90kw，并在170～180℃的温度下保温1～1.5h；e)分阶段加压至5～10MPa，断电后继续保压1～3h后卸压脱模；5)对脱模后的碳碳复合板材进行碳化处理，所述碳化的温度为800～1200℃，碳化的时间为8～10h；6)对碳化后的碳碳复合板材进行增密处理，增密采用液相浸渍工艺与气相沉积工艺相结合。7)对增密后的碳碳复合板材进行高温处理，所述高温温度为1800～2200℃，高温时间为8～10h。进一步的，所述步骤3)具有如下替换工艺：将步骤1)和步骤2)制取的碳纤维粉末加入到粘结剂和乙醇中，充分混合均匀后，将所得浆料注入放有碳纤维编织板材预制体的模具中，再进行真空抽滤干燥。进一步的，所述粘结剂包括环氧树脂、呋喃树脂、酚醛树脂和沥青。进一步的，所述碳纤维编织板材预制体的密度为0.3～0.7g/m3。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术涉及一种以短切碳纤维或碳纤维3D编织预制体为骨架，软、硬质碳纤维毡边料研磨的粉末为填充材料，通过模压/真空抽滤、碳化、增密及高温工艺制得的碳/碳复合材料板材。本专利技术提供的生产工艺能简便快速、成本低，有效实现了碳/碳复合材料生产过程中边料的回收利用，可为碳纤维复合材料应用领域做出突出贡献。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。实施例1一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺，包括如下步骤：1)将软质的碳纤维毡短切成小块，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；2)将硬质的碳纤维毡粉碎成颗粒，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；3)将步骤1)和步骤2)制取的碳纤维粉末与长度为30～150mm的短切碳纤维大丝束加入到粘结剂和乙醇中，通过振动搅拌充分混合中，使浆料分散均匀，然后将浆料注入到模具中并，进行真空抽滤干燥；4)模压，其具体工艺流程如下：a)将步骤3)处理完成的浆料连同模具一起放入平板压机进行热压固化；b)将压机温度从室温上升至115～130℃，升温功率为60～90kw，并在130～140℃的温度下保温1～3h；c)加初压0.5～1MPa；升温至145～155℃，升温功率为60～90kw，并在155～160℃的温度下保温0.5～1h；d)继续升温至165～170℃，升温功率为60～90kw，并在170～180℃的温度下保温1～1.5h；e)分阶段加压至5～10MPa，断电后继续保压1～3h后卸压脱模；5)对脱模后的碳碳复合板材进行碳化处理，所述碳化的温度为800～1200℃，碳化的时间为8～10h；6)对碳化后的碳碳复合板材进行增密处理，增密采用液相浸渍工艺与气相沉积工艺相结合。7)对增密后的碳碳复合板材进行高温处理，所述高温温度为1800～2200℃，高温时间为8～10h。实施例2一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺，包括如下步骤：1)将软质的碳纤维毡短切成小块，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；2)将硬质的碳纤维毡粉碎成颗粒，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；3)将步骤1)和步骤2)制取的碳纤维粉末加入到粘结剂和乙醇中，充分混合均匀后，将所得浆料注入放有碳纤维编织板材预制体的模具中(所述碳纤维编织板材预制体的密度为0.3～0.7g/m3)，再进行真空抽滤干燥。4)模压，其具体工艺流程如下：a)将步骤3)处理完成的浆料连同模具一起放入平板压机进行热压固化；b)将压机温度从室温上升至115～130℃，升温功率为60～90kw，并在130～140℃的温度下保温1～3h；c)加初压0.5～1MPa；升温至145～155℃，升温功率为60～90kw，并在155～160℃的温度下保温0.5～1h；d)继续升温至165～170℃，升温功率为60～90kw，并在170～180℃的温度下保温1～1.5h；e)分阶段加压至5～10MPa，断电后继续保压1～3h后卸压脱模；5)对脱模后的碳碳复合板材进行碳化处理，所述碳化的温度为800～1200℃，碳化的时间为8～10h；6)对碳化后的碳碳复合板材进行增密处理，增密采用液相浸渍工艺与气相沉积工艺相结合。7)对增密后的碳碳复合板材进行高温处理，所述高温温度为1800～2200℃，高温时间为8～10h。在上述实施例中，所述粘结剂包括环氧树脂、呋喃树脂、酚醛树脂和沥青。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)将软质的碳纤维毡短切成小块，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；2)将硬质的碳纤维毡粉碎成颗粒，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；3)将步骤1)和步骤2)制取的碳纤维粉末与长度为30～150mm的短切碳纤维大丝束加入到粘结剂和乙醇中，通过振动搅拌充分混合中，使浆料分散均匀，然后将浆料注入到模具中并，进行真空抽滤干燥；4)模压，其具体工艺流程如下：a)将步骤3)处理完成的浆料连同模具一起放入平板压机进行热压固化；b)将压机温度从室温上升至115～130℃，升温功率为60～90kw，并在130～140℃的温度下保温1～3h；c)加初压0.5～1MPa；升温至145～155℃，升温功率为60～90kw，并在155～160℃的温度下保温0.5～1h；d)继续升温至165～170℃，升温功率为60～90kw，并在170～180℃的温度下保温1～1.5h；e)分阶段加压至5～10MPa，断电后继续保压1～3h后卸压脱模；5)对脱模后的碳碳复合板材进行碳化处理，所述碳化的温度为800～1200℃，碳化的时间为8～10h；6)对碳化后的碳碳复合板材进行增密处理，增密采用液相浸渍工艺与气相沉积工艺相结合。7)对增密后的碳碳复合板材进行高温处理，所述高温温度为1800～2200℃，高温时间为8～10h。...

【技术特征摘要】
1.一种利用边料生产碳碳复合板材的工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)将软质的碳纤维毡短切成小块，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；2)将硬质的碳纤维毡粉碎成颗粒，并研磨成碳纤维粉末，细度为50～500目；3)将步骤1)和步骤2)制取的碳纤维粉末与长度为30～150mm的短切碳纤维大丝束加入到粘结剂和乙醇中，通过振动搅拌充分混合中，使浆料分散均匀，然后将浆料注入到模具中并，进行真空抽滤干燥；4)模压，其具体工艺流程如下：a)将步骤3)处理完成的浆料连同模具一起放入平板压机进行热压固化；b)将压机温度从室温上升至115～130℃，升温功率为60～90kw，并在130～140℃的温度下保温1～3h；c)加初压0.5～1MPa；升温至145～155℃，升温功率为60～90kw，并在155～160℃的温度下保温0.5～1h；d)继续升温至165～170℃，升温功率为60～90kw，并在170～180℃的温度下保温1～1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海波，刘时伟，甘晶晶，
申请(专利权)人：嘉兴启晟碳材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33