[发明专利]一种短切纤维碳纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种短切纤维碳纤维复合材料及其制备方法，属于碳纤维复合材料制备技术领域，包括以下步骤：步骤一碳纤维原料磨碎；步骤二短纤维沉积成型；步骤三树脂浸渍；步骤四成模注液，将树脂浸润纤维胚体放入模具成模，同时注入潜在中间相沥青液；步骤五高压成型热处理，将含有沥青液的浸润纤维胚体在高压下热处理后冷凝获得固化胚体；步骤六碳化热处理，将固化胚体脱模后碳化处理获得碳化胚体；步骤七高温石墨化处理，将碳化胚体高温石墨化处理获得成品碳纤维复合材料；本发明制备的短切纤维碳纤维复合材料，具有较高的纯度同时抗压、抗弯强度大幅度提高，解决了边角固废问题，同时实现了材料的回收利用，产生较好的经济效益。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料制备技术领域，具体涉及一种短切纤维碳 纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维复合材料通常是指由树脂为基体碳纤维作为增强体的一种复合 材料，近年来薄膜材料技术壁垒的突破引起光伏行业的迅猛发展，光伏所 用单晶炉、多晶铸锭炉等作为高温高能耗炉体对能够降低能耗同时具有高 比强度、高纯度、耐腐蚀、耐高温、优异保温性能的材料需求量急剧增加。 航空航天、粉末冶金、石墨提纯等所用超高温热处理炉对碳纤维复合材料 的需求也很大；当下5G的快速发展半导体行业对产品质量的不断提高，高纯同时具有优异保温性能的碳纤维复合材料需求量也在不断加大。

碳纤维作为一种高比强度、高纯度、耐腐蚀、单一方向导热同时在惰 性气体保护下耐超高温的材料是光伏行业首选材料；一种是碳纤维原丝/预 氧纤维经过编织可成为一种具有优异性能的保温软毡，经过高温碳化石墨 化后获得的石墨软毡能够完全满足光伏行业的需求；一种是碳纤维与树脂 复合成型制备整体毡，此种方式获得的碳纤维复合材料不仅具有良好的保 温性能、较高的纯度同时具有良好的抗弯、抗压强度，表面处理后具有良 好的抗氧化性能。

碳纤维软毡作为主要保温材料成员之一，依据客户需求尺寸裁剪后会 剩余大量的边角材料，无法得到后续使用，只能废弃，造成能源浪费。

因此，我们提出一种短切纤维碳纤维复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合 理的一种短切纤维碳纤维复合材料及其制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种短切纤维碳纤维复合材料及其制备方法，包括以下步骤：

一、碳纤维原料磨碎：将碳纤维/纤维毡的边角料磨碎短切后，分筛获 得设定长度的短切碳纤维；

二、沉积成型：将短切碳纤维投入模具腔体，沉积成型，通过气流梳 理获得表面平整，厚度均匀的短纤维胚体；

三、树脂浸渍：将放有短纤维胚体的模具注入树脂，将短纤维胚体完 全浸渍后，抽吸出多余树脂，获得短纤维浸润胚体；

四、成模注液：将树脂浸润后的短纤维浸润胚体模具内注入潜在中间 相沥青液，抽出多余沥青液获得混合胚体；

五、高压成型热处理：对混合胚体在4-16Mpa且340-420℃高压热处理 2-12h，优选压力范围为6-12Mpa，优选温度范围为380-420℃，优选处理时 间为4-8h，然后经过泄压和冷却后脱模获得含中间相80-100％的纤维固化 胚体；

六、碳化处理：将固化胚体在无氧环境下，通过三阶段设定速率升温 至900-1400℃碳化处理获得碳化胚体，优选碳化处理温度范围为 950-1200℃；

七、高温石墨化处理：将碳化胚体通过2000-2600℃处理后获得成品碳 纤维复合材料，优选高温石墨化处理温度范围为2200-2400℃。