一種碳纖維複合材料製備方法
2023-12-03 17:02:31 2
一種碳纖維複合材料製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種碳纖維複合材料製備方法，包括如下步驟：將碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理；並以丙烷為碳源，氮氣為載氣對預製體進行緻密化；選用低密度的預製體複合材料作為基體；將基體在PCS先驅體溶液中多次浸漬；將浸漬之後的基體循環裂解得到碳纖維複合材料。本發明製備方法簡單、成本低廉，所製備的碳纖維複合材料具有低密度、優異的高溫機械性能、高熱導率及低熱膨係數。
【專利說明】一種碳纖維複合材料製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及複合材料製備領域，尤其涉及一種碳纖維複合材料製備方法。
【背景技術】
[0002]0/0-810複合材料是一種以碳纖維為增強體，以碳、碳化矽為基體的複合材料，作為熱結構材料廣泛應用於航空航天領域。0/0-810複合材料不僅具備飢複合材料低密度、優異的高溫機械性能、高熱導率及低熱膨脹係數等一系列優良性能，也集成了 ￠:/31(:複合材料高比強、抗氧化、抗燒蝕等優點，多應用於製造防熱結構、發動機長壽命抗氧化部件、剎車片等。
[0003]製備(:/031(:複合材料常用的方法有化學氣相滲透法先驅體轉化法(戶工?)，「化學氣相滲透法先驅體轉化法」混合工藝(…〗—?〗?)、反應熔體浸滲法(咖〗)。先驅體轉化法又稱聚合物浸潰裂解法，是利用有機高分子良好的成型性、流動性、可加工性以及結構可設計性等特點，使先驅體在高溫下裂解而轉化為無機陶瓷基體的一種工藝方法。採用？I？法製備(:/031(:複合材料，目前常用聚碳矽烷作為陶瓷先驅體。
[0004]目前，現有(:/031(:複合材料製備工藝較複雜，所製備的複合材料性能不穩定，極大的影響了 ￠:/031(:複合材料使用。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種製備方法簡單、成本低廉，所製備的碳纖維複合材料具有低密度、優異的高溫機械性能、高熱導率及低熱膨係數的碳纖維複合材料製備方法。
[0006]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:一種碳纖維複合材料製備方法，包括如下步驟:
[0007]將碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理；
[0008]並以丙烷為碳源，氮氣為載氣對預製體進行緻密化；
[0009]選用低密度的預製體複合材料作為基體；
[0010]將基體在先驅體溶液中多次浸潰；
[0011]將浸潰之後的基體循環裂解得到碳纖維複合材料。
[0012]在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。
[0013]進一步，所述將碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理步驟的具體實現如下:
[0014]將體積分數含量為40%?60%的碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理。
[0015]進一步，所述並以丙烷為碳源，氮氣為載氣對預製體進行緻密化步驟的具體實現如下:
[0016]並以丙烷為碳源，氮氣為載氣，在900?12001溫度條件下對預製體進行緻密化，並保溫10?30111111。
[0017]進一步，所述將浸潰之後的基體循環裂解得到碳纖維複合材料步驟的具體實現如下:
[0018]將浸潰之後的基體在900?15001溫度條件下循環裂解得到碳纖維複合材料，並保溫0.1?0.811。
[0019]本發明的有益效果是:
[0020]1.製備方法簡單、成本低廉；
[0021]2.所製備的碳纖維複合材料具有低密度、優異的高溫機械性能、高熱導率及低熱膨係數。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明一種碳纖維複合材料製備方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。
[0024]如圖1所示，一種碳纖維複合材料製備方法，包括如下步驟:
[0025]將碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理；
[0026]並以丙烷為碳源，氮氣為載氣對預製體進行緻密化；
[0027]選用低密度的預製體複合材料作為基體；
[0028]將基體在先驅體溶液中多次浸潰；
[0029]將浸潰之後的基體循環裂解得到碳纖維複合材料。
[0030]實施例1:
[0031]將體積分數含量為40%的碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理；並以丙烷為碳源，氮氣為載氣，在9001溫度條件下對預製體進行緻密化，並保溫1001=；選用低密度的預製體複合材料作為基體；將基體在先驅體溶液中多次浸潰；將浸潰之後的基體在9001溫度條件下循環裂解得到碳纖維複合材料，並保溫0.11！得到碳纖維複合材料。
[0032]實施例2:
[0033]將體積分數含量為50%的碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理；並以丙烷為碳源，氮氣為載氣，在11001溫度條件下對預製體進行緻密化，並保溫2001=；選用低密度的預製體複合材料作為基體；將基體在1^3先驅體溶液中多次浸潰；將浸潰之後的基體在12001溫度條件下循環裂解得到碳纖維複合材料，並保溫0.51！得到碳纖維複合材料。
[0034]實施例3:
[0035]將體積分數含量為60%的碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理；並以丙烷為碳源，氮氣為載氣，在12001溫度條件下對預製體進行緻密化，並保溫3001=；選用低密度的預製體複合材料作為基體；將基體在1^3先驅體溶液中多次浸潰；將浸潰之後的基體在15001溫度條件下循環裂解得到碳纖維複合材料，並保溫0.81！得到碳纖維複合材料。
[0036]以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種碳纖維複合材料製備方法，其特徵在於，包括如下步驟: 將碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理； 並以丙烷為碳源，氮氣為載氣對預製體進行緻密化； 選用低密度的預製體複合材料作為基體； 將基體在PCS先驅體溶液中多次浸潰； 將浸潰之後的基體循環裂解得到碳纖維複合材料。
2.根據權利要求1所述一種碳纖維複合材料製備方法，其特徵在於，所述將碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理步驟的具體實現如下: 將體積分數含量為40%?60%的碳纖維預製體在石墨化爐中進行石墨化處理。
3.根據權利要求1所述一種碳纖維複合材料製備方法，其特徵在於，所述並以丙烷為碳源，氮氣為載氣對預製體進行緻密化步驟的具體實現如下: 並以丙烷為碳源，氮氣為載氣，在900?1200°C溫度條件下對預製體進行緻密化，並保溫 10 ?30min。
4.根據權利要求1所述一種碳纖維複合材料製備方法，其特徵在於，所述將浸潰之後的基體循環裂解得到碳纖維複合材料步驟的具體實現如下: 將浸潰之後的基體在900?1500°C溫度條件下循環裂解得到碳纖維複合材料，並保溫.0.1 ?0.8h。
【文檔編號】C04B35/622GK104355648SQ201410566371
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】周祖渝 申請人:重慶市旭星化工有限公司