[发明专利]一种表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料及其制备方法

权利要求书

1.一种表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料，其特征在于，制备轻质碳纤维/碳圆筒热场材料胚体材料的原材料组成及其质量份数包括：

碳纤维软毡：100份

苯酚：10-30份

糠醛：8-24份

氨水：0.4-1.2份

乙烯基助交联剂：1-3份

光引发剂：0.1-0.3份;

所述表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料的制备方法包括以下步骤：

（1）喷胶浸渍和固化成形：（a）树脂浸渍：将碳纤维软毡缠绕在圆柱状金属模具上，然后使用苯酚、乙烯基助交联剂、糠醛、氨水和光引发剂的树脂体系直接喷涂浸渍碳纤维软毡；（b）紫外光引发双键反应：通过紫外光激发光引发剂，引发糠醛树脂与乙烯基助交联剂进行乙烯基交联反应，形成乙烯基交联网络；（c）苯酚糠醛缩合反应：乙烯基交联反应反应热促使氨水引发糠醛和苯酚化合物的苯酚糠醛缩聚交联反应，形成酚醛交联网络，乙烯基交联网络与酚醛交联网络相互交叉，形成双交联固化产物；

（2）碳化和石墨化：碳纤维毡固化产物脱除金属模具，装上碳/碳模具，外表面绑缚碳纤维绳，直接进行碳化和石墨化反应，制备得到轻质碳纤维/碳圆筒复合热场胚体材料；

（3）石墨化涂层：轻质碳纤维/碳圆筒复合热场胚体材料加工到所需尺寸，然后在表面喷涂石墨涂层体系材料；

（4）纯化：将涂有石墨化涂层的碳纤维/碳圆筒热场材料进行纯化处理，得到表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料。

2.根据权利要求1所述的表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料，其特征在于，所述碳纤维软毡为硅烷偶联剂处理过的碳纤维软毡，碳纤维软毡是由长碳纤维经过气流成网-针刺成毡工艺制备得到，活性碳纤维软毡的Z向纤维与X-Y面内纤维之比为1：（50-150），密度为500-700克/厘米²，厚度为10±1毫米；所述长碳纤维的长度为10-15厘米。

3.根据权利要求1所述的表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料，其特征在于，所述乙烯基助交联剂为含乙烯键的单乙烯低分子化合物、二乙烯基交联剂或多乙烯基交联剂；其中，所述单乙烯低分子化合物为苯乙烯或丙烯酸酯；二乙烯基交联剂为三丙二醇二丙烯醚酯；多乙烯基交联剂为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或三烯丙基异三聚氰酸酯。

4.根据权利要求1所述的表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料，其特征在于，所述光引发剂为自由基光引发剂或阳离子光引发剂；其中，所述自由基光引发剂为安息香丁醚、安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮、二苯基乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、α，α-二乙氧基苯乙酮、双苯甲酰基苯基氧化膦、芳酰基膦氧化物、2,4-二羟基二苯甲酮、二苯甲酮、硫代丙氧基硫杂蒽酮或异丙基硫杂蒽酮；

所述阳离子光引发剂为二芳基碘鎓盐、三芳基碘鎓盐、烷基碘鎓盐或异丙苯茂铁六氟磷酸盐。

5.权利要求1-4任一项所述的表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料，其特征在于，制备表面石墨涂层材料的原材料组成及其质量份数包括：

石墨片：100份

聚乙烯醇缩丁醛：10-30份

酚醛树脂水溶液：200-600份。

6.根据权利要求5所述的表面涂覆石墨涂层的轻质碳纤维/碳圆筒热场材料，其特征在于，所述的石墨片的尺寸为大小为30-80 um，厚度为10 um；所述聚乙烯醇缩丁醛为化学纯；所述酚醛树脂水溶液为水溶性酚醛树脂与水的混合物，其中固含量为40%-75%。