[发明专利]一种3D打印制备碳/碳复合材料方法

权利要求书

1.一种3D打印的碳/碳复合材料制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

⑴原料制备：取热固性树脂、碳纤维、固化剂和流动助剂备用；当碳/碳复合材料生坯的质量份数为100份时，所述碳纤维的直径为3μm～15μm，长度为200μm～600μm；将所述的碳纤维经刻蚀溶液刻蚀处理后，与用于溶解热固性树脂的溶剂混合得到固液混合物；将所述的热固性树脂与固化剂充分混合得到固体混合物；所述的热固性树脂粒径分布范围为50μm-300μm；将所述的固液混合物、固体混合物分别加入反应容器中，搅拌溶解固体混合物后，然后将反应容器中的混合物干燥，得到的混合物块体破碎为粒径为10μm～600μm后，加入流动助剂搅拌成原料粉末；

⑵生坯打印：将⑴中制备好的原料倒入3D打印机送粉缸中，在控制计算机中导入零部件三维立体图形，然后用分层软件将三维模型进行切片处理，得到零部件每一个加工层面的数据信息，将3D打印机抽真空，然后通入保护气体，调节好控制计算机相应打印过程控制参数，最终完成碳/碳复合材料生坯制备；

⑶固化、碳化和增密:将步骤⑵所得碳/碳复合材料生坯置于热处理炉中进行固化、碳化和增密处理得到碳/碳复合材料；

步骤(1)中当碳/碳复合材料生坯的质量份数为100份时，热固性树脂质量份数为35-60份，碳纤维质量份数为35-60份，流动助剂质量份数为0.1-0.8份，固化剂质量份数为2-8份；

步骤⑴中所需热固性树脂树脂是酚醛树脂、呋喃树脂、沥青、聚苯并咪唑、环氧酚醛其中一种或几种；

步骤(1)中所述流动助剂为气相二氧化硅、气相氧化铝、纳米碳化硅中的一种或几种；

步骤(1)中使用的所述固化剂为六亚甲基四胺。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是在步骤⑵中，所述的控制参数是,填充功率为：10W～80W，扫描间距为20μm～500μm，扫描速度为20inch/s～500inch/s。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是，在步骤⑵中，填充功率为20～70w,扫描间距50-350μm，扫描速度为150inch/s-450inch/s。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤⑶中需进行加热使树脂固化，固化温度为100℃～250℃；固化过程中升温速度为0.1～5℃/min，固化时间为1h～10h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，在步骤⑶中碳化温度为250℃～1300℃，热处理炉升温速率为0.1℃/min～10℃/min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，在步骤⑶中增密后的碳/碳复合材料零部件，其整体表观密度为0.5g/cm³～2.2g/cm³。