碳碳或碳陶复合材料网胎预制体及其制品以及制备方法技术

本发明专利技术涉及碳碳或碳陶复合材料网胎预制体及其制品以及制备方法，其特征在于，包括制备方法，其核心特征包括边针刺边喷洒树脂的步骤；还包括一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体，采用上述制备方法获得；还包括一种用上述制备方法获得的预制体经过气相沉积或液相沉积或两者组合方法获得碳碳或碳陶复合材料制品。本发明专利技术的有益效果在于：利用直接切割工艺制成碳纤维网胎环形针刺分段复合型刹车预制体，结构简单，空间占用率小，其制备方法工艺简单，大大缩短制备周期，减少成本。

【技术实现步骤摘要】
碳碳或碳陶复合材料网胎预制体及其制品以及制备方法
本专利技术涉及碳碳或碳陶复合材料
，尤其涉及碳碳或碳陶复合材料网胎预制体及其制品以及制备方法。
技术介绍
刹车组件是汽车、列车、摩托车等必须装备的自动部件，其性能的优劣直接影响车辆、装备的使用安全性。在生产制造刹车组件的过程中，包含并采用了预制体制备工艺，预制体制备的原材料通常利用到碳-碳复合材料，碳-碳复合材料是碳纤维增强碳基体的一种高性能复合材料，具有强度高、耐腐蚀、可设计性强等特点。这种材料通过向碳纤维盘料中填充石墨填料使得具有强化作用，有时还需要硅化处理，典型应用于制造刹车盘的热结构复合材料是碳-碳复合材料。本案提出了一种新型碳-碳复合材料预制体及其制品以及制备方法。通过研发新的热结构复合材料，其用途不仅限于刹车盘，还可一一扩展到其他领域车辆，比如火车、重型卡车、客车、公交车以及跑车等等。
技术实现思路
本专利技术提供了一种碳碳或碳陶复合材料网胎预制体及其制品以及制备方法，解决了以上技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术一方面提供了一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体的制备方法，其特征在于，包括边针刺边喷洒树脂的步骤，具体包括以下步骤：S1，将短纤维放入网箱内，气流成网，得到网胎；S2,对S1获得的网胎平铺在平板针刺机上，并喷洒树脂；S3,针刺，每铺一层网胎，喷洒树脂一次，针刺一遍；S4,重复S2和S3直至达到设定厚度；S5，固化，得到预制体胚体。S6，按照设计的具体尺寸裁切得到所需要的预制体。进一步地，所述树脂包括聚氮硅烷、聚碳硅烷、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等的一种或多种。进一步地，所述树脂内填充有炭黑粉、活性炭粉、石墨粉、碳纳米管、石墨烯粉、碳纤维粉、石墨纤维粉、陶瓷粉、碳化硅粉、氮化硼粉、金属氧化物粉、树脂碳粉等其中一种或以上多种材料。进一步地，在网胎缠绕过程中，至少添加一层石墨纸层或纤维布层。进一步地，所述纤维布采用特种纤维布，所述特种纤维布为编织布或单向布制作，所述特种纤维布为编织布采用的纤维束或带采用大于12k的纤维纱线制作或者采用预浸布制作，纤维束或带的厚度为0.01～0.20mm，优选0.01～0.05mm。进一步地，网胎层的短纤维为碳纤维、预氧丝、芳纶纤维、酚醛纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维其中一种或多种。本专利技术第二方面提供了一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体的制备方法，其特征在于，包括边针刺边喷洒树脂的步骤，具体包括以下步骤：S1，将短纤维放入网箱内，气流成网，得到成卷的网胎；S2,把网胎放在芯模上，并喷洒树脂；S3,针刺，每针刺一遍，并喷洒一次树脂；S4,重复S2和S3直至达到设定厚度；S5，固化；S6，脱模，得到预制体胚体；S7,分切，按照设计的具体规格厚度，沿预制体轴向分切为多段，得到所需要的预制体。进一步地，所述树脂包括聚氮硅烷、聚碳硅烷、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等的一种或多种。进一步地，所述树脂内填充有炭黑粉、活性炭粉、石墨粉、碳纳米管、石墨烯、碳纤维粉、石墨纤维粉、陶瓷粉、碳化硅粉、氮化硼粉、金属氧化物粉、树脂碳等其中一种或以上多种材料。进一步地，在网胎缠绕过程中，至少添加一层石墨纸层或纤维布层。进一步地，所述纤维布采用特种纤维布，所述特种纤维布为编织布或单向布制作，所述特种纤维布为编织布采用的纤维束或带采用大于12k的纤维纱线制作或者采用预浸布制作，纤维束或带的厚度为0.01～0.20mm，优选0.01～0.05mm。进一步地，网胎层的短纤维为碳纤维、预氧丝、芳纶纤维、酚醛纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维其中一种或多种。本专利技术第三方面提供了一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体，其特征在于，采用任一所述制备方法获得。本专利技术第四方面提供了一种用任一所述制备方法获得的碳碳或碳陶复合材料制品，其特征在于：是经过气相沉积或液相沉积或两者组合方法获得碳碳或碳陶复合材料制品。进一步地，所述的碳碳或碳陶复合材料制品，包括板材、柱材、筒体、球体、环形材料以及其他异形材料。进一步地，所述的碳碳或碳陶复合材料制品，包括刹车盘、刹车片、托杆、托盘、电极柱、支撑柱、料架、载板、坩埚、导流筒、保温桶、盖板、支撑环、紧固件、火箭喉衬、发动机喷管、发动机叶片。本专利技术的有益效果在于：利用直接切割制成碳纤维网胎环形针刺分段复合型刹车预制体，结构简单，空间占用率小，其制备方法工艺简单，大大缩短制备周期，减少成本。具体还具有以下优点：1)石墨纸的添加具有缓冲作用，减少啸叫；2)石墨纸的添加具有导热散热作用，使得刹车盘芯部温度快速传导到盘外，利于散热，提升摩擦稳定性，提高刹车盘的使用寿命。3)碳布的添加，可以由大丝束碳纤维成本编织小丝束碳纤维才能编织出的高体积密度的纤维布，成本大大降低；4)碳布的添加，由于可以大幅提高复合材料预制体的体积份数，所以复合材料强度大大提高；5)碳布的添加，使得碳碳复合材料沉积周期大大缩短，进一步降低碳碳复合材料的成本；6)碳布的添加，使得碳碳复合材料达到同样强度，预制体厚度可以减薄，降低成本；7)碳布的添加，使得碳碳复合材料在使用同样密度的预制体情况下，达到同样强度，碳碳复合材料致密度低，成本低。8)碳布的添加，可以大大缩小碳碳复合材料的形变量，提升结构强度。9)采用环形分切工艺，相对于现有板式预制体，无需去除边料和芯料，可以使得刹车盘预制体材料的浪费减少；10)采用环形分切工艺，可以一次性制造多个盘式预制体，可以减少制作工时；11)采用环形分切工艺，相对于现有工艺的板式针刺预制体而言，盘式预制体密度更加均匀，增强了预制体的一致性；12)在预制体中加入树脂和填充物可以有效缩短气相沉积的周期，同时起到缓冲、减震、散热、导热等功能需求，克服现有刹车盘散热不快、震动、抗氧化能力不足等问题。13)在预制体中加入树脂，可以减少粉尘，降低污染。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术碳碳或碳陶复合材料网胎预制体制备方法工艺流程图一；图2为本专利技术碳碳或碳陶复合材料网胎预制体制备方法工艺流程图二；图3为本专利技术刹车材料预制体结构示意图一；图4为图3侧视图；图5为图3侧剖视图；图6为本专利技术刹车材料预制体结构示意图二；图7为石墨纸层或纤维布层示意图；图8为编织布示意图；图9为本专利技术板材制品示意图；图10为本专利技术柱材制品示意图；图11为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体的制备方法，其特征在于，包括边针刺边喷洒树脂的步骤。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体的制备方法，其特征在于，包括边针刺边喷洒树脂的步骤。


2.如权利要求1所述的一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，将短纤维放入网箱内，气流成网，得到网胎；
S2,对S1获得的网胎平铺在平板针刺机上，并喷洒树脂；
S3,针刺，每铺一层网胎，喷洒树脂一次，针刺一遍；
S4,重复S2和S3直至达到设定厚度；
S5，固化，得到预制体胚体；
S6，按照设计的具体尺寸裁切得到所需要的预制体。


3.如权利要求1所述的一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1，将短纤维放入网箱内，气流成网，得到成卷的网胎；
S2,把网胎放在芯模上，并喷洒树脂；
S3,针刺，每针刺一遍，并喷洒一次树脂；
S4,重复S2和S3直至达到设定厚度；
S5，固化；
S6，脱模，得到预制体胚体；
S7,分切，按照设计的具体规格厚度，沿预制体轴向分切为多段，得到所需要的预制体。


4.如权利要求1或2或3所述的一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体的制备方法，其特征在于：所述树脂包括聚氮硅烷、聚碳硅烷、环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂等的一种或多种。


5.如权利要求4所述的一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的网胎预制体的制备方法，其特征在于：所述树脂内填充有炭黑粉、活性炭粉、石墨粉、碳纳米管、石墨烯粉、碳纤维粉、石墨纤维粉、陶瓷粉、...

【专利技术属性】
技术研发人员：申富强，申富胜，
申请(专利权)人：上海骐杰碳素材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31