一种碳纤维陶瓷复合结构、陶瓷部件及空气处理设备制造技术

本实用新型专利技术提供了一种碳纤维陶瓷复合结构、陶瓷部件及空气处理设备。所述碳纤维陶瓷复合结构由陶瓷基体、碳纤维底层树脂层、碳纤维层、碳纤维面层树脂层构成。其中，陶瓷基体表面通过激光蚀刻，使其表面均匀分布微孔，进而通过等离子清洗陶瓷表面，提高表面活性及润湿性能；碳纤维底层树脂进入并填充所述微孔与陶瓷形成牢固结合；碳纤维底层树脂为添加一定含量无机填料的环氧树脂，可使其与陶瓷的热膨胀系数更匹配，降低材料内应力，碳纤维面层树脂为反应性柔性聚合物改性环氧树脂。通过本实用新型专利技术获得的碳纤维陶瓷复合结构，碳纤维树脂与陶瓷的附着强度高，在外力冲击或环境温度变化时不易开裂，复合结构的可靠性更高。复合结构的可靠性更高。复合结构的可靠性更高。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维陶瓷复合结构、陶瓷部件及空气处理设备


[0001]本技术涉及材料
，具体涉及一种碳纤维陶瓷复合结构、陶瓷部件及空气处理设备。

技术介绍

[0002]陶瓷一般非常坚硬、致密并具有化学惰性，将碳纤维贴合或包覆在陶瓷表面，能大幅度地提高陶瓷的断裂和抗热震性能，改善其脆性。获得的“碳
‑
陶”复合结构具有“外柔内刚”特性，可应用于耐磨结构件、外观装饰件等领域。通过将碳纤维树脂预浸片材与陶瓷加热复合是制备碳纤维陶瓷复合结构的一种常见方法。
[0003]然而，陶瓷与碳纤维预浸料的树脂基体无法形成化学粘接，界面机械结合强度相对较低。此外，一般碳纤维基体树脂为环氧树脂，其热膨胀系数约为100
ⅹ
10
‑6/℃，而常见陶瓷的热膨胀系数约为1
ⅹ
10
‑6/℃左右，二者热膨胀系数差异较大，复合后易产生较大内应力。采用上述常规方法制备的碳纤维陶瓷复合结构由于界面结合强度低，内应力大，非常容易在外力冲击或环境温度变化时出现界面开裂或树脂开裂。

技术实现思路

[0004]本技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种新的碳纤维陶瓷复合结构，以解决现有技术中材料界面开裂或树脂开裂的问题。
[0005]具体而言，本技术的第一个方面提出一种碳纤维陶瓷复合结构，包括：陶瓷基体、碳纤维底层树脂层、碳纤维层和碳纤维面层树脂层；
[0006]其中，所述陶瓷基体与碳纤维底层树脂层的结合表面分布微孔，以使得所述碳纤维底层树脂进入所述微孔中与所述陶瓷基体结合。
[0007]根据本技术的一种实施方式，所述的陶瓷基体、碳纤维底层树脂层、碳纤维层和碳纤维面层树脂层由内向外依次设置。
[0008]根据本技术的技术方案，通过在陶瓷基体表面蚀刻出微孔结构，可使材料复合过程碳纤维底层树脂进入这些微孔与陶瓷形成铆接结合，提升复合结构的界面结合力。
[0009]根据本技术的一种实施方式，所述的陶瓷基体可以是氧化锆陶瓷或氧化铝陶瓷。
[0010]根据本技术的一种实施方式，所述的陶瓷基体与碳纤维底层树脂层的结合表面的微孔是均匀分布的。
[0011]根据本技术的一种实施方式，所述的陶瓷基体与碳纤维底层树脂层的结合表面微孔孔径为0.01
‑
0.1mm，优选地，所述微孔孔径为0.01
‑
0.07mm，更优选地，所述微孔孔径为0.02
‑
0.05mm。
[0012]根据本技术的一种实施方式，所述的陶瓷基体与碳纤维底层树脂层的结合表面微孔的孔深度为0.004
‑
0.03mm，优选地，所述孔深度为0.005
‑
0.02mm，更优选地，所述孔
深度为0.007
‑
0.012mm。
[0013]根据本技术的一种实施方式，所述的陶瓷基体与碳纤维底层树脂层的结合表面微孔的微孔间距为0.4
‑
4mm；优选地，所述微孔间距为0.5
‑
3mm；更优选地，所述微孔间距为0.8
‑
2mm。
[0014]根据本技术的一种实施方式，所述的陶瓷基体的表面微孔结构是采用激光束蚀刻处理得到的，激光频率优选为20
‑
80KHz，电流为10
‑
20A；更优选地，激光频率为 30
‑
60KHz，电流为12
‑
16A。
[0015]根据本技术的一种实施方式，在对陶瓷基体进行采用激光束蚀刻处理后，优选对陶瓷基体表面处理。
[0016]根据本技术的一种实施方式，在对陶瓷基体进行采用激光束蚀刻处理后，优选使用洁净压缩空气或水清洗陶瓷基体表面，除去激光蚀刻过程残留的陶瓷碎屑。然后对陶瓷基体进行等离子清洗，以进一步清洁陶瓷表面污物，提高表面活性及润湿性能，便于树脂与陶瓷表面牢固结合。
[0017]根据本技术的一种实施方式，所述碳纤维底层树脂层和面层树脂层的树脂为环氧树脂，可以独立选自酚醛型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的一种或多种的组合物。
[0018]根据本技术的一种实施方式，所述碳纤维底层树脂为添加一定含量无机填料的环氧树脂。
[0019]根据本技术的技术方案，通过在碳纤维底层环氧树脂添加一定含量无机填料，可降低环氧树脂的热膨胀系数，使其与陶瓷材料匹配，解决现有碳纤维树脂与陶瓷复合后极易开裂的问题。
[0020]根据本技术的一种实施方式，所述的无机填料可以是二氧化硅、氧化铝、氮化硼、氮化铝、碳化硅中的一种或多种的混合物。
[0021]根据本技术的一种实施方式，环氧树脂与所述无机填料的质量比优选为100： 40
‑
80；更优选为100：40
‑
70。
[0022]所述碳纤维面层树脂层中的树脂为反应性柔性聚合物改性环氧树脂。
[0023]根据本技术的一种实施方式，所述的碳纤维面层树脂层为反应性柔性聚合物改性的环氧树脂；所述的反应性柔性聚合物优选为羟基丁苯液体橡胶、端环氧基聚醚或其组合物。相比普通环氧树脂，这种反应性柔性聚合物与环氧树脂发生共聚，使面层树脂具有更高的韧性，进一步改善内应力或机械外力下面层树脂微裂纹的产生，且面层树脂固化后为透明状，不影响碳纤维的图案外观显示。
[0024]根据本技术的一种实施方式，所述的碳纤维层可以是单向或织布碳纤维层，碳纤维丝束在3K
‑
12K之间；更优选在3K
‑
7K之间。
[0025]根据本技术的一种实施方式，所述的碳纤维底层树脂层、碳纤维层、碳纤维面层树脂层通过树脂之间及树脂与纤维之间浸渍，熔合成为一体。
[0026]根据本技术的一种实施方式，所述的陶瓷基体与熔合成为一体的碳纤维层通过热压或其它方式复合。
[0027]本技术的碳纤维陶瓷复合结构优选可通过以下方法步骤制备得到：
[0028]1)陶瓷基体表面处理；
[0029]a)采用激光束对陶瓷基体表面进行激光蚀刻处理，使其表面形成微孔结构；激光频率为20
‑
80KHz，电流为10
‑
20A；更优选地，激光频率为30
‑
60KHz，电流为12
‑
16A；
[0030]b)使用洁净压缩空气或水清洗陶瓷基体表面，除去激光蚀刻过程残留的陶瓷碎屑；
[0031]c)对陶瓷基体进行等离子清洗，可以进一步清洁陶瓷表面污物，提高表面活性及润湿性能，便于树脂与陶瓷表面牢固结合；
[0032]2)碳纤维树脂预浸料制备
[0033]a)树脂混合及制备底层浸渍树脂镀层胶膜；
[0034]将一定比例的无机填料和固化剂、消泡剂与环氧树脂置于容器中混合均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维陶瓷复合结构，其特征在于，包括陶瓷基体、碳纤维底层树脂层、碳纤维层和碳纤维面层树脂层；其中，所述陶瓷基体与碳纤维底层树脂层的结合表面分布微孔，以使得所述碳纤维底层树脂进入所述微孔中与所述陶瓷基体结合。2.根据权利要求1所述的碳纤维陶瓷复合结构，其特征在于，所述陶瓷基体与碳纤维底层树脂层结合表面的所述微孔的孔径为0.01mm至0.07mm。3.根据权利要求1所述的碳纤维陶瓷复合结构，其特征在于，所述陶瓷基体与碳纤维底层树脂层结合表面的所述微孔的孔深度为0.005mm至0.02mm。4.根据权利要求2或3所述的碳纤维陶瓷复合结构，其特征在于，所述陶瓷基体表面的所述微孔是通过采用激光束蚀刻处理得到的。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪武，林勇强，胡志远，
申请(专利权)人：芜湖小天鹅制冷设备有限公司，
类型：新型
国别省市：