[发明专利]碳碳保温筒成型工艺

说明书

本发明公开了碳碳保温筒成型工艺，包括以下步骤：对芯模表面进行脱模处理；对树脂进行改性处理；将连续碳纤维在芯模的表面进行缠绕，形成缠绕件；对缠绕件进行固化脱模处理；对保温筒缠绕件进行碳化处理，得到碳/碳复合材料；对碳/碳复合材料在经浸渍增密处理。本发明应用湿法缠绕并通过改性处理的树脂与纤维基进行复合，提高了层剪切强度；优良的改性树脂通过专门设置的固化工艺，大大提高了产品的力学性能，将残碳率提高了20%；加热升温过程中应用阶段式控温加热，确保了在热处理阶段的膨胀形变程度，产品的稳定性能好，减少了应力集中，翘曲，避免了定型工装的设计，减少了工装模具在炉中占用体积。

技术领域

本发明涉及保温筒领域，特别涉及碳碳保温筒成型工艺。

背景技术

碳/碳复合材料是碳纤维增强碳基体的高性能材料，热膨胀系数低，以及抗热冲击，耐摩擦性能好。

然而现在应用最广的技术具有诸多缺点，例如，需要人工织布，裁切以及不停地去调整针刺机，费时费工；各碳纤维布的碳纤维方向不一致也不连续，相互搭接的地方应力的传递不连续，针刺的密度不均匀，结构整体性能差，整体强度大为降低；各布层之间有较大、较多且不平均的间隙，在固化成型过程中容易在内部残存较大的孔隙，为此，我们提出碳碳保温筒成型工艺来解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供碳碳保温筒成型工艺，提供了碳/碳保温筒的复合材料的制备方法。该方法根据产品的参数要求，缠绕的厚度有足够的加工余量且将树脂基的碳原子经过浸渍/碳化制成碳/碳复合材料，减少了半成品的孔隙率，致密度增加，缩短了工艺周期，利用全自动的设备降低了人工费用提高了生产效率，提高了保温筒的综合性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

碳碳保温筒成型工艺，包括以下步骤：

步骤一，芯模准备：用铝或45钢进行模具设计，直径Dφ=400mm，筒体长度L=800mm，对模具进行车铣加工处理，在模具的表面涂覆一层干性的脱模剂；

步骤二，树脂准备：对树脂进行改性处理，加入酒精或丙酮等其他稀释剂，进行玻璃化处理，玻璃化温度在170℃左右，然后进行恒温处理，粘度在40-50℃小于300mpa.s，经酒精稀释至1∶70，经过热失重分析选用玻璃化温度较高的树脂基，固化放热小，碳化过后的残碳率高；

步骤三，纤维缠绕准备：用缠绕机将连续纤维在步骤一中的芯模表面进行缠绕，缠绕过程中再预埋网胎及碳布，碳纤维缠绕准备，采用缠绕机将PAN基纤维按环向缠绕的方式在步骤一中喷涂脂类的干性脱模剂；

步骤四，固化脱模准备：将缠绕好的芯模放入烘箱或者热压罐中进行固化处理，固化完成后，用事先设计好的脱模工装进行脱模处理，得到具有一定形状的制品；

步骤五，碳化处理：将步骤一中的样品放入碳化炉中进行碳化处理，得到碳/碳复合型保温筒；

步骤六，浸渍增密：将步骤五处理过后的制品进行增密处理，在浸渍炉中进行打压浸渍，及时检测树脂的粘度，进行稀释处理以满足树脂有良好的流动性，提高浸渍的效率；

步骤七，二次碳化：将浸渍过后的制品在进行碳化处理，得到具有高强度的碳/碳制品。

优选的，所述步骤一中的芯模尺寸必须满足产品的成型尺寸，且制品在内/外型面给予后处理加工的加工余量。

优选的，所述步骤二中的树脂选用高性能的呋喃树脂或改性的酚醛树脂类。

优选的，所述步骤三中的树脂选用PAN基纤维，黏胶基纤维的一种或两种。

优选的，所述步骤三中的缠绕方式为环向缠绕，环向缠绕角度为85-90°，丝嘴外宽100mm，纱片的宽度b=6.5mm，h=50mm，切点数-7，缠绕设定张力，总缠绕层30，最大变幅50N，每层递减2N，制品的碳纤维的含量为60%。