[发明专利]一种泡沫炭复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种泡沫炭复合材料及其制备方法，属于炭材料领域，是一种易成型高强度泡沫炭复合材料的制备技术。本发明以热固性树脂和纳米增强材料为原料，经过复合、预聚、浇注成型、固化和炭化工艺制备泡沫炭复合材料。本发明的泡沫炭复合材料强度高、孔泡尺寸均匀、热防护性能优异；工艺简单、无需外加发泡剂、可一次复杂成型；制备成本低、设备投入少，具备显著的经济和社会效益。

主权项

一种泡沫炭复合材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括原料的配备、原料与增强材料的混合、预聚、浇注成型、固化及炭化工艺；（1）原料的配备基体原料：双酚A型氰酸酯、双环戊二烯双酚型氰酸酯、多官能团氰酸酯、四甲基双酚F型氰酸酯、双酚M型氰酸酯、双酚F型氰酸酯、双酚E型氰酸酯、双酚A型氰酸酯预聚体的一种或者几种混合物；增强材料：羟基化纳米碳管、酸化纳米碳管、氧化石墨烯、有机蒙脱土、介孔二氧化硅、纳米二氧化硅的一种；基体原料、增强材料之间的比例关系为：基体原料：90‑99.9wt％；增强材料0.1‑10wt%；（2）原料与增强材料的混合将上述配备好的原料在溶剂中进行超声分散，具体工艺参数如下：溶剂：二氯甲烷、乙醇、丙酮、N,N‑二甲基甲酰胺的一种；温度：25‑100℃；时间：0.1‑2h；超声功率：100‑600 W；（3）溶剂的脱除将上述配制好的混合液装入减压蒸馏装置中进行脱溶剂，具体参数如下：温度：60‑200℃；时间：0.1‑2 h；真空度：1.0×10‑1‑1.0×105 Pa；搅拌速度：50‑1000 rpm；（4）原料混合物的预聚将上述脱去溶剂的混合物移入反应器中，进行预聚，具体参数如下：温度：100‑200℃；时间：0.1‑4 h；保护气氛：N2或者Ar；气体流量：50‑200 ml/min；搅拌速度：50‑1000 rpm；（5）浇注成型将上述预聚物倒入预热的模具中，脱气泡，具体参数如下：温度：100–200℃；脱气泡时间：0.1–5 h；真空度：1.0×10‑1–1.0×105 Pa；（6）固化预聚物经浇注成型后进行固化，具体参数如下：固化温度：100–300℃；固化时间：1–10 h；真空度：1.0×10‑1–1.0×105 Pa；（7）炭化工艺固化后的复合材料经过脱模后放入气氛炉中，然后以一定的升温速率升温至预定温度后保持一段时间，随炉冷却至室温取出，工艺参数为：升温速率：2–50℃/min；预定温度：600–1500℃；保温时间：0.5–10 h；保护气氛：N2或者Ar；气体流量：50–200 ml/min。