[发明专利]高强度预氧丝厚毡的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维毡制备技术领域，尤其涉及一种高强度预氧丝厚毡的制备方法。

背景技术

碳-碳复合材料具有重量轻，强度高，抗热震性好，耐烧蚀性能优异等突出的物理化学性能，广泛应用在火箭发动机的喉衬等航天航空飞行器的发动机中。目前，预氧丝厚毡通常通过高温碳化、沉积工艺形成。但是现有技术所制备的预氧丝厚毡在Z向上的抗拉强度及厚度往往达不到航空航天产品的技术指标。而且，现有技术中的高强度预氧丝厚毡存在着力学性能不均一，产品在累积针刺过程中会导致薄预氧丝薄层之间发生扭曲变形，无法适应极端的应用环境。

有鉴于此，有必要对现有技术中的高强度预氧丝厚毡的制备方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于公开高强度预氧丝的制备方法，用以提高Z向抗拉强度，减少针刺过程中的变形现象，并提高预氧丝厚毡的厚度。

为实现上述目的，本发明公开了高强度预氧丝厚毡的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将长切预氧丝铺成网胎，并按照针刺机的尺寸裁剪网胎，将网胎置于尺寸相同的泡沫垫后，放入针刺机进行针刺，所述泡沫垫设有一层粘性层；

S2、将步骤S1针刺后的网胎水平转动45度，然后在针刺后的网胎上铺设第二张经过步骤S1处理后的网胎，然后通过针刺机进行倾斜针刺，并逐层旋转45度进行针刺，从而得到厚度为20～40mm的预氧丝胚体，所述针刺机倾斜针刺的角度为60度；

S3、将多层预氧丝胚体通过聚氨酯树脂进行粘合，并置于冷压机中施加10～20吨的压力进行冷压结合，并通过针刺机将碳纤维短丝植入多层预氧丝胚体中。

作为本发明的进一步改进，所述碳纤维短丝的外侧面依次设置有热解碳涂层、碳化硅涂层和碳化钽涂层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：将多层预氧丝胚体通过聚氨酯树脂粘合后冷压并由针刺机植入碳纤维短丝，并通过针刺机的倾斜针刺处理，有效地提高了Z向抗拉强度，减少了针刺过程中的变形现象，并提高了预氧丝厚毡的厚度。

具体实施方式

下面结合各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本实施方式中，一种高强度预氧丝厚毡的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

S1、将长切预氧丝铺成网胎，并按照针刺机的尺寸裁剪网胎，将网胎置于尺寸相同的泡沫垫后，放入针刺机进行针刺，所述泡沫垫设有一层粘性层。

S2、将步骤S1针刺后的网胎水平转动45度，然后在针刺后的网胎上铺设第二张经过步骤S1处理后的网胎，然后通过针刺机进行倾斜针刺，并逐层旋转45度进行针刺，从而得到厚度为20～40mm的预氧丝胚体，所述针刺机倾斜针刺的角度为60度。

S3、将多层预氧丝胚体通过聚氨酯树脂进行粘合，并置于冷压机中施加10～20吨的压力进行冷压结合，并通过针刺机将碳纤维短丝植入多层预氧丝胚体中。

具体的，在步骤S3中，该碳纤维短丝的外侧面依次设置有热解碳涂层、碳化硅涂层和碳化钽涂层。热解碳涂层、碳化硅涂层和碳化钽涂层的简称分别为PyC、SiC和TaC。这样，碳纤维短丝均匀致密的PyC、SiC和TaC多层结构，可有效提高碳纤维短丝的强度和韧性；PyC涂层可以有效防止SiC涂层制备过程中对碳纤维短丝的损伤，改变碳纤维短丝的表面状态，减少或修复碳纤维短丝表面的缺陷及编制损伤，有效提高碳纤维短丝的强度；SiC和TaC陶瓷具有较高的强度，即使TaC涂层断裂，SiC涂层仍然能够有效承载，这样碳纤维短丝的抗弯强度得到有效提高。

在实施方式中，将多层预氧丝胚体通过聚氨酯树脂粘合后冷压并由针刺机植入碳纤维短丝，有效地提高了预氧丝厚毡Z向抗拉强度，减少了针刺过程中预氧丝胚体变形的现象，并提高了预氧丝厚毡的厚度。实验数据表明，通过本方法所制得的高强度预氧丝厚毡的厚度可达到200mm至300mm，Z向抗拉强度可达到20kpa至25kpa。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。