[发明专利]一种碳碳复合材料平板的制备工艺

说明书

本发明公开了一种碳碳复合材料平板的制备工艺，将碳纤维丝束短切丝，然后经梳理、铺网、针刺成网胎，并将网胎按产品尺寸裁切，铺平；用电子秤称取一定重量的短切纤维束；然后将称好重量的纤维束均匀地分散在平铺的网胎上；然后在撒好的丝束表面再覆盖一层网胎，通过平板针刺机，引入Z向纤维，然后继续分散碳纤维丝束，然后覆盖网胎，针刺，重复这一过程，直至产品达到设计厚度，即完成碳纤维预制体的制作；然后浸润树脂，经热压机热压固化成型，将热压固化成型的碳纤维树脂板经炭化、增密、高温处理，制成的碳碳复合材料板材；本发明的单元层由短切纤维和网胎组成，然后通过针刺复合成整体。

技术领域

本发明涉及高温热处理领域，具体是一种碳碳复合材料平板的制备工艺。

背景技术

碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料。具有低密度(2.0g/cm³)、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是如今在1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度更高达2600℃，因此被认为是最有发展前途的高温材料之一。

碳碳复合材料可以按要求定制成板材、圆筒以及各种异型结构，不同结构的材料制作方法也有所不同。其中平板形状的材料是生产中使用最多的。平板类碳碳复合材料的主流生产工艺有以下几种：

工艺1.将碳纤维丝束编织成碳纤维布，将碳纤维布均匀涂覆或者浸润酚醛树脂，制成碳纤维预浸布；然后裁剪成需要的规格尺寸，层叠到设计厚度，通过平板热压机进行热压固化成型，制成碳碳复合材料的预制体。将预制体进行气相法或者液相法增密，至要求密度，最后进行一次高温热处理，完成2D结构碳碳复合材料的生产；

工艺2.将碳纤维丝束编织成碳纤维布(经纬布或者无纬布)，然后将碳纤丝束短切、梳理成碳纤维网胎，将网胎和碳纤维布交替铺层，采用针刺的方式引入Z向纤维，将单元层结合成一个整体，制得碳纤维预制体；将预制体进行气相法或者液相法增密，至要求密度，最后进行一次高温热处理，完成2.5D结构碳碳复合材料的生产。

上述两种现有技术存在的问题：

1.碳纤维布单元层之间的粘合力由树脂决定,结合力较差，适用于一些对层间剪切强度要求不高的场合；碳纤维丝束编织成碳纤维布需要较高的成本，且要得到树脂分布均匀的碳纤维布预浸料需要很高的生产设备要求，投入巨大。

2.通过网胎和针刺，单元层之间引入了Z向纤维，大大增强了层间的结合强度；由于碳纤维丝束需要编制成碳纤维布，该工艺过程成本较高。在编织过程中也会产生较多的很短的纤维丝束边角料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳碳复合材料平板，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种碳碳复合材料平板的制备工艺，包括以下步骤：

S1.将碳纤维丝束(3K,6K,12K,24K,50K)短切成30-120mm长度的短切丝，然后经梳理、铺网、针刺成网胎；网胎克重为40-120g/m²；

S2.将碳纤维丝束(3K,6K,12K,24K,50K)短切成50-180mm长度的短切纤维束；

S3.根据产品工艺要求选择网胎克重，并将网胎按产品尺寸裁切，铺平；用电子秤称取一定重量的短切纤维束；然后将称好重量的纤维束均匀地分散在平铺的网胎上，分散方法可以是人工撒料，也可以通过机械方法撒料，即保证纤维束均匀地、无序地分散在网胎表面即可；