[发明专利]一种碳/碳复合密度梯度隔热材料

权利要求书

1.一种碳/碳复合密度梯度隔热成型材料，其特征是由下述依次五层物质组成：改性线性酚醛清漆树脂和聚丙烯腈基碳纤维隔热毡复合组成的正面致密碳/碳复合层、聚酯碳/碳复合层、可溶性热固性酚醛树脂和聚丙烯腈基碳纤维隔热毡复合组成的内部碳/碳复合心层、聚酯碳/碳复合层、改性线性酚醛清漆树脂和聚丙烯腈基碳纤维隔热毡复合组成的背面致密碳/碳复合层；所述的聚丙烯腈基碳纤维隔热毡是X-Y平面与Z向纤维份数比为50∶1-250∶1的耐高温碳纤维隔热毡。

2.如权利要求1所述的一种碳/碳复合密度梯度隔热成型材料，其特征所述的耐高温碳纤维隔热毡的基材是以短切长度50-150毫米的聚丙烯腈基碳纤维制备成为厚度为8-12毫米，克重为500-700克/米2，拉伸强度12-50牛/2厘米的聚丙烯腈基碳纤维隔热毡。

3.如权利要求1所述的一种碳/碳复合密度梯度隔热成型材料，其特征所述的改性线性酚醛清漆树脂碳和聚丙烯腈基碳纤维隔热毡复合组成的正面致密碳/碳复合层、聚酯碳/碳复合层、可溶性热固性酚醛树脂碳和聚丙烯腈基碳纤维隔热毡复合组成的内部碳/碳复合心层、聚酯碳/碳复合层、改性线性酚醛清漆树脂碳和聚丙烯腈基碳纤维隔热毡复合组成的背面致密碳/碳复合层的厚度分别为1-3毫米、10-40微米、5-200毫米、10-40微米和1-3毫米。

4.一种如权利要求1所述的一种碳/碳复合密度梯度隔热成型材料的制备方法，其特征通过如下步骤：

(1)将权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维隔热毡裁剪成为坯体材料；

(2)浸渍或者喷浸：在常温下，将含有30-45％的固含量的可溶性热固性酚醛树脂的酒精浸渍剂进行浸渍或者均匀喷浸在(1)步骤的坯体材料，所述的坯体材料与浸渍剂重量之比为1∶1.15～1.40；

(3)装模：将步骤(2)获得的浸渍好的1～30层坯体材料平面叠加整齐的装入模具中，在上、下表面分别铺设1片厚度为30微米的20微米孔径阵列不饱和聚酯模板，在20微米孔径阵列不饱和聚酯模板上、下面再各放1片坯体材料(1)经过喷浸改性线性酚醛清漆树脂的坯体材料，喷浸量为坯体材料(1)与液相改性线性酚醛清漆树脂重量之比为1∶1.2-1∶1.5。

(4)压制固化：将步骤(4)装好坯体材料的模具在压机中进行一次性成型压制：压力0.625Kg/cm²和室温到175℃下固化3～6小时；所述的改性线性酚醛清漆树脂是硅改性F01-1型线性酚醛清漆树脂，固含量为57-70％。所述的喷浸改性线性酚醛清漆树脂的浸液是用99％分析纯的酒精配成固含量45～50％的液体浸渍剂。

(5)液相沉碳：步骤(4)固化好的产品在高温烧结炉中在10-8000Pa压力下，以每小时升温75℃到400℃，然后每小时升温25℃到500℃，500℃保温2小时。

(6)高温烧结：对步骤(5)的液相沉碳后的产品，在10-8000Pa压力下，每小时25～100℃的升温速率达到2400℃，冷却获得碳/碳复合密度梯度隔热成型材料。

5.如权利要求1所述的一种碳/碳复合密度梯度隔热成型材料的制备方法，其特征其中步骤4)所述的压制固化温度是以每小时升温50℃，从常温升到175℃，然后冷却到50℃以下取出。

6.如权利要求4所述的一种碳/碳复合密度梯度隔热成型材料的制备方法，其特征其中步骤(6)所述的高温烧结的升温速率是从从500℃每小时升温25℃到600℃，每小时升温30℃到750℃，在750℃恒温2小时，然后每小时升温40℃到950℃，每小时升温50℃到1200℃，每小时升温55℃到1500℃，每小时升温60℃到1800℃，每小时升温70℃到2000℃，每小时升温75℃到2200℃，每小时升温80℃到2400℃，2400℃保温1小时后停止升温，自然降温到室温后出炉。