[发明专利]碳碳或碳陶复合材料短纤预制体及其制品以及制备方法

说明书

本发明涉及碳碳或碳陶复合材料短纤预制体及其制品以及制备方法，其特征在于，其制备方法核心在于将短切碳纤维通过挤出机挤出成型，实现连续性的成型产物；采用上述制备方法获得的一种短切碳纤维预制体；以及经过气相沉积或液相沉积或两者组合方法获得碳碳或碳陶复合材料制品。本发明的有益效果在于：利用纯短纤维制成短切碳纤维复合材料制品、原料成本低、其制备方法工艺简单、可以连续生产，生产效率高、可以直接按照最终产品外形成型，减少加工余量，减少磨削浪费、大大缩短制备周期，减少成本；采用环形分切工艺，无需去除边料和芯料，可以使得碳碳复合材料刹车盘预制体材料的浪费减少。

技术领域

本发明涉及碳碳或碳陶复合材料技术领域，尤其涉及一种碳碳或碳陶复合材料短纤预制体及其制品以及制备方法。

背景技术

刹车组件是飞机、列车、汽车、摩托车等必须装备的制动部件，其性能的优劣直接影响车辆、装备的使用安全性。

在生产制造刹车组件的过程中，非高速运动的车辆一般采用粉末冶金工艺制作；高速车辆采用了预制体制备工艺，预制体制备的原材料通常利用到碳-碳复合材料，碳-碳复合材料是碳纤维增强碳基体的一种高性能复合材料，具有强度高、耐腐蚀、可设计性强等特点。

现有技术制备的刹车材料预制体多具有以下问题：

一、制作周期长；

二、工艺步骤繁琐，目前一般采用多层复合针刺或者多层模压工艺，费时费力，不能连续生产；

三、成本高，目前一般先制作成正方向的板材，然后去角掏芯后获得预制体，这样导致大量的材料浪费。

四、结构强度低，目前采用的工艺导致层间剪切力不够容易分层，从而导致整体强度不足。

本案提出了一种新型碳-碳复合材料预制体及其制品以及制备方法。通过研发新的热结构复合材料，其用途不仅限于刹车盘，还可一一扩展到其他领域车辆，比如火车、重型卡车、客车、公交车以及跑车等等。

发明内容

本发明提供了一种碳碳或碳陶复合材料短纤预制体及其制品以及制备方法，解决了以上技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明第一提供了一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的短切碳纤维预制体的制备方法，其核心技术特征在于，包括将短切碳纤维通过挤出机挤出成型，实现连续性的成型产物。具体包括以下步骤：

S1，成型，将短切碳纤维通过挤出机挤出成型，实现连续性的成型产物；

S2，分切，将固化好的预制体胚体根据最终制品的厚度进行分切成为多段的预制体。

进一步地，预制体的成型形状依据不同的需求，根据选定的芯模而定。

进一步地，所述的短切碳纤维由长度为2mm-10mm，或任意多组长度的短切碳纤维比例混合物。

进一步地，还包括S3，将得到的多段的预制体薄片与至少一层石墨纸或碳布进行针刺复合。

进一步地，所述碳布采用特种碳布，所述特种碳布为编织布或单向布制作而成。

进一步地，所述编织布采用纤维束或预浸带编织而成，纤维束或带的厚度为0.01～0.20mm，优选0.01～0.05mm。

本发明第二方面提供了一种用于碳碳或碳陶复合材料制作的短切碳纤维预制体的制备方法，其核心技术特征在于，包括将短切碳纤维通过挤出机挤出成型，实现连续性的成型产物。具体包括以下步骤：

S1，按照一定比例将短切碳纤维和树脂混合均匀；

S2，成型，将短切碳纤维预浸料通过挤出机挤出成型，实现连续性的成型产物；