[发明专利]双元基体碳纤维预备体的制备方法

说明书

一种QTCC双元基体碳纤维预制体的制备方法，本发明属于碳纤维预制体生产技术领域，本发明根据碳纤维的导热性和密度的关联性及碳纤维在直径方向上和纤维轴向的导热承差异等特性。以QTCC原理使用双元基体，碳纤维预制体，编制方法编制低密度，耐高温，隔热效果优良的预制体。

技术领域

本发明属于碳纤维预制体生产技术领域，具体涉及一种量子临界态QTCC双元基体碳纤维预制体的制备方法。

背景技术

C/C-Sic复合材料作为新一代高性能摩擦材料，在高速列车、飞机、汽车、工程机械制动系统等领域具有良好的应用市场。传统（LSI）方法制备的C/C-SiC复合材料温度较高，液态Si易与纤维反应，对碳纤维损伤较大，材料内部残留Si含量较高，使用温度超过Si熔点时可使材料损失机械强度，摩擦温度性能较差，在高温应用领域受到限制。目前市场高温设备隔热材料采用含杂软毡缠绕而成，使用寿命短、效益差。毛毡是由多层平铺而成的网胎单元，采用平面垂直方式针制而成的结构。其制备而成的产品结构形状单一，留有的针孔在产品使用时容易渗入其他腐蚀性物质，损伤产品质量。而现有的可应用于高温环境的碳纤维预制体，如使用化学气相沉积方法制备的热解碳面制备时间长，制备温度高与聚合物基体结合度较弱，从而导致材料强度下降等缺点。

QTCC（量子临界态）：可知材料的强度随晶粒尺寸的减小而提高。利用国际先进的固体核磁共振技术（75As）把控C/C碳基化合物的无向列性的磁“量子临界态”中，无向列性的磁量子临界态特质中，无向列性的自旋涨落是高温超导性的主要驱动关键因素特征，通过三维CAD建模及Magics软件二位数据调节高温高压使材料内核的热液活性及微小波动幅度呈现新型磁序，而达到“量子临界态”最佳峰指，“致精微、尽广大”优化设计新一代高品质功能材料。

发明内容

本发明根据碳纤维的导热性和密度的关联性及碳纤维在直径方向上和纤维轴向的导热承差异等特性。以QTCC原理使用双元基体，碳纤维预制体，制备方法制备低密度，耐高温，隔热效果优良的预制体。

所述QTCC双元基体碳纤维预制体的制备方法，具体包括如下步骤：碳纤维预制体的编织与高温处理：

一种QTCC双元基体碳纤维预制体的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

(1)、以碳含量≥90%的碳纤维为原料，将纤维短切成56-60mm，用梳理机梳理成毛丝并制成网胎单元层，碳纤维排布方向与网胎单元层所有平面基本一致；

(2)、采用间隔交体的无纬布/网胎为结构单元连续辅层，将20-40层的网胎单元层通过针刺连接在一体，制成网胎；

(3)、无纬布与网胎比为（70-90）：（30-15），层间密度为12~20层/cm，针刺密度为30~50针/cm², 通过连续针刺方式制得碳纤维整体毡；

(4)、以密度为0.40~0.55g/cm³的针刺整体毡作为碳纤维预制体，在氩气惰性保护条件下对其进行1800~2000℃高温热处理；

(5)、热解碳保护层制备：以天然气为碳源，采用化学气相沉积法在上述碳纤维预制体的碳纤维表面制备，热解碳保护层，得到体积密度为0.55~0.70g/cm³的多孔碳/碳坯体，得到成品；化学气相沉积的条件为：沉积温度为1000~1100℃，沉积压力为1.2~1.8kpa，沉积时间为30~50小时。

优选的，步骤1中的网胎单元层克重为20-400g/m²，厚度为0.2-200mm，密度为0.08-0.2g/cm³。

优选的，步骤3中无纬布辅层方式为（0°/ 45°/ 90°/ -45°）。

本发明的有益效果为：