[发明专利]一种耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管及其制备方法

权利要求书

1.一种耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管，其特征在于，由内到外依次包括耐烧蚀层、耐冲刷层、高温强度层和保温层，其中：

所述耐烧蚀层采用碳纤维增强碳基体复合材料组成，所述碳纤维由三维或二维叠层结构织物制备而成，所述碳基体为高分子材料高温裂解成碳制备而成；

所述耐冲刷层由陶瓷基体碳纤维或陶瓷纤维增强复合材料制备而成；

所述高温强度层由碳纤维增强耐高温树脂复合材料制备而成；

所述保温层采用泡沫基体增强纤维复合材料制备而成。

2.一种权利要求1所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1：耐烧蚀层的制备：采用树脂浸渍二维或三维编织碳纤维织物，树脂经多次浸渍在惰性气体环境下进行碳化，形成碳基体；

步骤2：耐冲刷层的制备：在步骤1得到的耐烧蚀层表面采用碳纤维二维织物叠层结构或三维织物结构预制体制备，将陶瓷基体浸渍预制体织物，之后在高温环境下烧结形成陶瓷基体复合材料，整个烧结过程在惰性气体环境下或真空环境下进行；

或者，在步骤1得到的耐烧蚀层表面采用陶瓷纤维编织结构预制体制备，将陶瓷纤维浸渍预制体织物形成陶瓷基体复合材料；

步骤3：高温强度层的制备：在步骤2得到的耐冲刷层的表面缠绕碳纤维二维或三维编织结构；

当缠绕二维织物时，将单束或多束纤维浸渍高温树脂后按一定的缠绕比例均匀缠绕在耐冲刷层上；

当缠绕三维织物时，预制体织物按照设定厚度编织完成后，采用树脂基体粘合剂以真空导入或RTM形式与织物浸渍物充分，得到高温强度层；

步骤4：保温层的制备：在步骤3得到的高温强度层的表面制备发泡剂烧结的碳纤维增强泡沫复合材料。

3.根据权利要求2所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤1中，耐烧蚀层的碳纤维为T300、T700、T800或T1000；

所用的高温裂解成碳的高分子树脂为酚醛树脂、工业煤沥青、石油沥青、芳基乙炔树脂、呋喃树脂或缩合多核芳香树脂。

4.根据权利要求3所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤1中，惰性气体为氮气或氩气，所用的碳化温度为1000-3000℃。

5.根据权利要求4所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤1中，耐烧蚀层的体密度为大于1.8g/cm³，孔隙率小于0.2％，形成的碳基体的含量为30％-50％。

6.根据权利要求2所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤2中，陶瓷基体为氮化硅、碳化硅、石英、碳化硼或氮化硼；

陶瓷纤维为氧化铝、碳化硼、氮化硼、碳化硅或氧化锆；

碳纤维为T300、T700、T800或T1000；

陶瓷基体的含量为30％-60％。

7.根据权利要求2所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤3中，碳纤维为T300、T700、T800或T1000。

8.根据权利要求7所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤3中，高温树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚苯硫醚树脂或聚醚醚酮树脂；

树脂浸渍的含量为30％-60％。

9.根据权利要求2所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，步骤4中，保温层的碳纤维为T300、T700、T800或T1000，泡沫为PMI、泡沫金属铝、泡沫金属镍或泡沫金属铜。

10.根据权利要求9所述的耐高温耐冲蚀碳纤维复合材料管的制备方法，其特征在于，泡发剂为NH4Cl；泡沫的含量为40％-70％。