[发明专利]碳碳复合材料的制备方法、碳碳复合材料及其用途

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种碳碳复合材料的制备方法、碳碳复合材料及其用途。该制备方法包括如下步骤：将至少一层预热活化后的碳纤维织物按照预设顺序进行铺层；将铺层后的碳纤维织物与树脂浆料接触并进行湿法模压，得第一预成型体；对第一预成型体进行碳化裂解，得第二预成型体；对第二预成型体进行至少一次浸渍裂解，得第三预成型体；对第三预成型体进行石墨化处理。本发明提供的碳碳复合材料的制备方法，通过湿法模压法结合浸渍裂解法制备碳碳复合材料，能够显著降低碳碳复合材料的生产成本，缩短生产周期。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种碳碳复合材料的制备方法、碳碳复合材料及其用途。

背景技术

碳碳复合材料具有耐温性好、强度高、热传导性高、热膨胀系数低、断裂韧性好、耐磨、耐烧蚀等特点，因而被广泛地应用于航天、航空、新能源、核能、化工、医用等各个领域。

目前制备碳碳复合材料的方法主要为热压固化法结合浸渍裂解法，例如，中国专利CN108947556A公开了一种碳碳复合材料的制备方法，该方法先将树脂和纤维通过预浸润制成半成品预浸料，然后对预浸料进行热压固化制成预成型体，再对预成型体进行多次浸渍裂解，从而制备碳碳复合材料。

然而，在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术中通过热压固化法结合浸渍裂解法制备碳碳复合材料时，存在生产周期较长、生产成本偏高的问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中通过热压固化法结合浸渍裂解法制备碳碳复合材料时存在的生产周期较长、生产成本偏高的缺陷，从而提供一种碳碳复合材料的制备方法、碳碳复合材料及其用途。

本发明的发明人研究发现，现有技术中通过热压固化法结合浸渍裂解法制备碳碳复合材料时，生产周期较长、生产成本偏高的原因在于：(1)需要制备预浸料，增加了生产程序；(2)预浸料需要在-18℃左右的条件下冷冻存储、运输，导致存储、运输成本偏高，甚至远高于树脂本身的成本；(3)在对预浸料进行热压固化时，需要将预浸料进行裁切后进行逐层铺贴，而且每铺贴3-5层即需要进行抽真空保压，这一方面增加生产程序，延长工时，另一方面增加生产成本；(4)热压固化法所需装置成本偏高，且固化过程中需要使用氮气加压，进一步增加生产成本。

为此，本发明提供一种碳碳复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将至少一层预热活化后的碳纤维织物按照预设顺序进行铺层；

将铺层后的碳纤维织物与树脂浆料接触并进行湿法模压，得第一预成型体；

对所述第一预成型体进行碳化裂解，得第二预成型体；

对所述第二预成型体进行至少一次浸渍裂解，得第三预成型体；

对所述第三预成型体进行石墨化处理。

可选地，所述湿法模压包括第一施压段、第二施压段和第三施压段，从所述第一施压段至所述第三施压段，所述湿法模压的温度逐渐升高，施加压力逐渐增强。

可选地，所述第一施压段的温度为100～120℃，施加压力为2～3MPa，时间为0.5～1h；和/或，所述第二施压段的温度为140～165℃，施加压力为4～6MPa，时间为0.5～1h；和/或，所述第三施压段的温度为170～185℃，施加压力为7～8MPa，时间为2～3h。

可选地，在进行所述湿法模压的过程中，还包括对模压腔进行排气的操作。示例性地，可以通过对湿法模压模具设置排气通道的方式，实现上述排气操作。

可选地，所述树脂浆料在25℃～35℃下的粘度为200～300mpas；

可选地，所述树脂浆料中的树脂包括呋喃树脂和/或酚醛树脂；