一种耐高温型碳纤维复合材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温型碳纤维复合材料制备方法，该复合材料是由所述材料由以下质量份数的原料组成：碳纤维、酚醛环氧树脂、磷酸锆粉体、甲基丙烯酸缩水甘油脂、复合填料、固化剂、促进剂、抗氧剂、惰性气体、防老化剂、陶瓷纤维；氟碳树脂、颜料、分散剂、消泡剂、成膜助剂、防沉剂。有益效果：可缩短复合材料的生产周期，降低生产成本。降低生产成本。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温型碳纤维复合材料制备方法


[0001]本专利技术涉及碳纤维
，具体来说，涉及一种耐高温型碳纤维复合材料制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
[0003]由碳纤维制备的成品碳纤板，目前公知的碳纤维板具有具有比强度高、比模大、抗腐蚀性能和耐久性能好、膨胀系数小以及生产成本低等特点，但是其耐高温的性能却有待改进。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]本专利技术涉及一种耐高温型碳纤维复合材料，从而解决碳纤维和树脂的刚韧性匹配度差、相融性不好和复合材料耐热性能差的不足。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述密封性好与方便快捷优点，本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0008]一种耐高温型碳纤维复合材料及其制备方法，所述材料由以下质量份数的原料组成：碳纤维50～60份、酚醛环氧树脂30～40份、磷酸锆粉体10～ 20份、甲基丙烯酸缩水甘油脂40～60份、复合填料3～5份、固化剂15～ 20份、促进剂2～4份、抗氧剂0.5～1.5份、惰性气体1～5份、防老化剂 0.5～0.8份、陶瓷纤维10～20份；氟碳树脂5～15份、颜料1～5份、分散剂1～10份、消泡剂5～15份、成膜助剂3～9份、防沉剂2～3份。
[0009]一种耐高温型碳纤维复合材料及其制备方法，包括以下步骤：1、将碳纤维编织成平纹布，纤维体积分数为50％；通过热压罐成型工艺使得碳纤维复合材料成型，制备碳纤板初料，且控制气压和温度，使得成型后碳纤板初料的表面非完全固化；
[0010]2、碳纤维预制体预处理：将步骤1所得平纹布置于真空炉中，在氩气气氛中升温至300℃，保温2小时，降至室温，取出备用；
[0011]3、对碳纤维预制体进行涂覆、磷酸浸渍与固化：先将磷酸锆粉体用水调制成浆料(浆料中磷酸锆的浓度为35wt％),将浆料刷涂于经步骤2处理的碳纤维布上(涂层厚度为1～10微米)，将刷涂后的碳纤维布层叠，再进行穿刺操作，加热至550℃，保温3h；然后真空(真空度150Pa)吸入20wt％磷酸溶液，直至淹没织物为止，浸渍1h；取出后加热至600℃，保温2h,使织物中的物料交联、固化；
[0012]4、高温处理：将步骤3所得碳纤维预制体放入高温炉中，在氮气气氛中加热至900℃，保温2h，降至室温。
[0013]5、再次高温成型。
[0014]进一步的制备中，所述的步骤1中，温度为800℃～1200℃；
[0015]述的步骤2中，烘烤温度为1200℃～2500℃。
[0016]进一步的制备中，所述的步骤3中，烘烤温度为1500℃～2500℃。
[0017]进一步的制备中，所述的步骤2中，所述的惰性气体为不含氧的惰性气体。
[0018]进一步的制备中，所述的惰性气体为氦气。
[0019]进一步的制备中，所述的步骤5后，将制备出的碳纤板降温，制得成品。
[0020]陶瓷纤维是一种绝热耐高温，重量轻质材料，具有优良热稳定性、化学稳定性、无腐蚀性、优良抗垃强度，优良的吸音性及抗震性、耐腐蚀、最大特点在于价格便宜。每公斤2.5元，本专利技术的复合材料就是：碳纤维和陶瓷纤维与纳米无机硅耐高温树脂复合成一体的材料，那这个复合材料就是低成本轻量化耐高温高强度的特种复合材料，即低成本碳纤维复合材料。
[0021](2)高熔点特种陶瓷复合材料本高熔点特种复合陶瓷材料是由高熔点无机材料与碳纤维复合，经化学及物理反应生成一种具有一定韧性陶瓷材料，是一种氧化铝、氧化硅、碳化硅、碳化锆与碳纤维的新型复合陶瓷材料，集耐腐蚀耐磨、耐高温、高硬度有一定韧性为一体新型工业复合陶瓷材料。
[0022](3)耐高温1500度陶瓷/碳纤维复合材料:本复合材料是耐高温纳米无机硅树脂胶，内含轻体陶瓷基材料，与碳纤维的复合，得到轻体低成本耐高温碳纤维复合材料本专利技术低成本表现在于使用价格低廉的陶瓷基体材料及成本低的耐高温纳米无机硅树胶，此碳纤维复合材料整体比重为1.7～2.0，平均每公斤复合材料成本为40～60元，而碳纤维每公斤120元。
[0023](4)耐高温1500度陶瓷/碳化硅纤维复合材料:这是一种以碳化硅为陶瓷基体与碳化硅纤维、碳纤维复合材料，本复合材料是耐高温纳米无机硅树脂胶、碳化硅为陶瓷基材料，与碳化硅纤维及碳纤维复合，为解决复材发脆问题。加入部分碳纤维增韧，碳化硅增强，从而得到耐高温低成本高强碳化硅纤维复合材料。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]本专利技术通过在碳纤维原料中引入树脂材料酚醛环氧树脂和乙烯～四氟乙烯共聚物，加工所得的碳纤维复合材料不仅具有耐高温性能，而且材料的抗老化性能和耐拉伸性能提高，树脂的成型工艺时间短，可缩短复合材料的生产周期，降低生产成本。
具体实施方式
[0026]根据本专利技术的实施例，提供了一种耐高温型碳纤维复合材料制备方法。
[0027][0028]实施例1
[0029]一种耐高温型碳纤维复合材料及其制备方法，所述材料由以下质量份数的原料组成：碳纤维50份、酚醛环氧树脂30份、磷酸锆粉体10份、甲基丙烯酸缩水甘油脂40份、复合填料3份、固化剂15份、促进剂2份、抗氧剂 0.5份、惰性气体1份、防老化剂0.5份、陶瓷纤维10份；氟碳树脂5份、颜料1份、分散剂1份、消泡剂5份、成膜助剂3份、防沉剂2份。
[0030]一种耐高温型碳纤维复合材料及其制备方法，包括以下步骤：1、将碳纤维编织成
平纹布，纤维体积分数为50％；通过热压罐成型工艺使得碳纤维复合材料成型，制备碳纤板初料，且控制气压和温度，使得成型后碳纤板初料的表面非完全固化；
[0031]2、碳纤维预制体预处理：将步骤1所得平纹布置于真空炉中，在氩气气氛中升温至300℃，保温2小时，降至室温，取出备用；
[0032]3、对碳纤维预制体进行涂覆、磷酸浸渍与固化：先将磷酸锆粉体用水调制成浆料(浆料中磷酸锆的浓度为35wt％),将浆料刷涂于经步骤2处理的碳纤维布上(涂层厚度为1～10微米)，将刷涂后的碳纤维布层叠，再进行穿刺操作，加热至550℃，保温3h；然后真空(真空度150Pa)吸入20wt％磷酸溶液，直至淹没织物为止，浸渍1h；取出后加热至600℃，保温2h,使织物中的物料交联、固化；
[0033]4、高温处理：将步骤3所得碳纤维预制体放入高温炉中，在氮气气氛中加热至900℃，保温2h，降至室温。
[0034]5、再次高温成型。
[0035]实施例2
[0036]一种耐高温型碳纤维复合材料及其制备方法，所述材料由以下质量份数的原料组成：
[0037]碳纤维55份、酚醛环氧树脂35份、磷酸锆粉体12份、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温型碳纤维复合材料，其特征在于：所述材料由以下质量份数的原料组成：碳纤维50～60份、酚醛环氧树脂30～40份、磷酸锆粉体10～20份、甲基丙烯酸缩水甘油脂40～60份、复合填料3～5份、固化剂15～20份、促进剂2～4份、抗氧剂0.5～1.5份、惰性气体1～5份、防老化剂0.5～0.8份、陶瓷纤维10～20份；氟碳树脂5～15份、颜料1～5份、分散剂1～10份、消泡剂5～15份、成膜助剂3～9份、防沉剂2～3份。2.一种耐高温型碳纤维复合材料及其制备方法，包括以下步骤：步骤1、将碳纤维编织成平纹布，纤维体积分数为50％；通过热压罐成型工艺使得碳纤维复合材料成型，制备碳纤板初料，且控制气压和温度，使得成型后碳纤板初料的表面非完全固化；步骤2、碳纤维预制体预处理：将步骤1所得平纹布置于真空炉中，在氩气气氛中升温至300℃，保温2小时，降至室温，取出备用；步骤3、对碳纤维预制体进行涂覆、磷酸浸渍与固化：先将磷酸锆粉体用水调制成浆料(浆料中磷酸锆的浓度为35wt％),将浆料刷涂于经步骤2处理的碳纤维布上(涂层厚度为1～10微米)，将刷涂后的碳纤维布层叠，再进行穿刺操作，加热至550℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：金玲先，林恺宸，张敦谱，
申请(专利权)人：南京晓庄学院，
类型：发明
国别省市：