[发明专利]一种柔性碳碳复合材料的连续性制备方法及其生产装置

说明书

本发明公开了一种柔性碳碳复合材料的连续性制备方法及其生产装置，属于碳碳复合材料领域。本发明所述柔性碳碳复合材料连续性制备方法包括热固性树脂成膜、碳纤维布与热固性树脂复合、固化、碳化、石墨化过程，各过程之间通过罗拉驱动形成连续性生产线。本发明实现了一条连续生产线完成柔性碳碳复合材料制备过程中的复合、固化、碳化、石墨化多个步骤，解决了现有柔性碳碳复合材料生产效率低、无法批量生产的问题。

技术领域

本发明属于碳碳复合材料领域，涉及一种柔性碳碳复合材料的连续性制备方法及其生产装置。

背景技术

碳碳复合材料具有稳定的摩擦系数、耐磨损、耐高温、高导热、力学性能优异等特性，广泛应用于飞机刹车片、高性能跑车刹车片等机械摩擦领域与高温设备热场领域，但现有碳碳复合材料属刚性材料，无法满足机械摩擦等领域对柔性碳碳复合材料产品的需求，有文献提出气相沉积方法制备柔性碳碳复合材料，但此种方法生产效率低，不能与工业化生产线良好结合，因此无法实现工业化批量生产。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种柔性碳碳复合材料的连续性制备方法及其生产装置。本发明所述制备方法和生产装置，实现一条连续生产线完成柔性碳碳复合材料制备过程中的复合、固化、碳化多个步骤，解决了现有柔性碳碳复合材料生产效率低、无法批量生产的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种柔性碳碳复合材料的连续性制备方法，包括以下步骤：

1)将热固性树脂熔融后涂于离型衬底上经冷却后，制成胶膜；

2)在固化炉中，将所得胶膜与碳纤维布进行复合和固化，制得碳纤维布/热固性树脂复合材料；

3)在碳化炉中，将所得碳纤维布/热固性树脂复合材料进行碳化，制得柔性碳碳复合材料；

其中，步骤1)、步骤2)和步骤3)之间通过罗拉驱动形成连续性生产线。

优选地，步骤1)中，所述热固性树脂为高残炭率树脂。

进一步优选地，所述高残炭率树脂为聚酰亚胺、双马来酰亚胺、氰酸树脂、苯并噁嗪、酚醛树脂和环氧树脂中任一种或其改性树脂。

优选地，步骤1)中，所述胶膜的面密度为6～300g/m²。

优选地，步骤2)中，所述碳纤维布为聚丙烯腈基碳纤维无纬布或编织布、沥青基碳纤维无纬布或编织布、粘胶基碳纤维无纬布或编织布。

优选地，碳纤维布的面密度为20～1000g/m²。

优选地，步骤2)中，固化温度为80℃～320℃。

优选地，步骤3)中，碳化温度为400℃～1200℃。

优选地，步骤3)中，碳化处理后继续进行石墨化处理，石墨化温度为1600～2900℃。

优选地，步骤2)中，胶膜占胶膜和碳纤维布总重的重量比为5％～60％。

本发明还公开了一种用于实现上述制备方法的生产装置，依次设置的胶膜制备部、固化部和碳化部，胶膜制备部、固化部和碳化部之间通过罗拉驱动形成连续性生产线；

其中，胶膜制备部包括先后设置的离型衬底开卷辊、涂胶机和冷却辊，涂胶机上外接有热固性树脂熔融系统；固化部包括固化炉，固化炉内设有若干组相对设置的固化炉内挤压辊，固化炉入口设有用于放置碳纤维布的纤维织物架，固化炉入口和纤维织物架之间设有用于将碳纤维布和胶膜贴合的第二导辊，固化炉出口设有离型衬底收卷辊；碳化部包括碳化炉。