一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法。其特征在于由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，將碳纖維與玻璃纖維或石英纖維編織或疊層形成織物增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，通過化學(xué)氣相沉積或液相浸漬的方法合成碳基、碳化硅基復(fù)合材料，然后使用氫氟酸溶液腐蝕復(fù)合材料中的玻璃纖維，得到碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可作為生物材料骨架，電介質(zhì)等其他生物物質(zhì)可在該復(fù)合材料內(nèi)部運(yùn)輸。亦可在該復(fù)合材料內(nèi)部通入水、液氮或其他液體、氣體以吸收熱量，降低材料的溫度。
【專利說明】一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及其制備方法，特別是涉及一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)背景
[0002]C/C復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比模量高，20000C以上的高溫仍保持其高強(qiáng)度、摩擦性能和抗熱震性能，是最有前途的高溫結(jié)構(gòu)材料。然而，碳在370°C的有氧氣氛中開始氧化，高于500°C時迅速氧化，導(dǎo)致C/C復(fù)合材料毀滅性破壞。通過基體改性的方法，即在C基體中添加各種抗氧化劑，可以將C/C復(fù)合材料在空氣中的抗氧化溫度提高到800°C。C/SiC復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度、一耐高溫、抗燒蝕和抗沖刷等一系列優(yōu)異性能，同時具有比C/C復(fù)合材料更好的抗氧化性。但作為實(shí)際用途上的耐高溫抗氧化材料，其高溫抗氧化性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，對用作高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料的C/C復(fù)合材料或者C/SiC復(fù)合材料必須進(jìn)行合適的保護(hù)。對復(fù)合材料的保護(hù)一般有兩種，一種是降低材料的溫度；二是在材料表面刷涂層防止氧化。
[0003]文獻(xiàn)“專利申請?zhí)柺?00810231997.6的中國發(fā)明專利”公開了一種碳材料表面高溫抗氧化涂層的制備方法，該方法是采用料漿涂刷發(fā)在C材料表面制備高溫抗氧化涂層，工藝簡單，效率高，可重復(fù)性好，大幅降低炭材料的生產(chǎn)成本。但是，文獻(xiàn)所提供的防氧化涂層的存在一個嚴(yán)重的缺陷是涂層結(jié)合強(qiáng)度較弱，在高速氣流沖刷環(huán)境下，容易脫落，無法實(shí)現(xiàn)對基體的有效保護(hù)，致使C/C復(fù)合材料使用性能嚴(yán)重下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與涂層結(jié)合弱的缺陷，提供了一種能有效提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:提供一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個復(fù)合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復(fù)合材料表層。所述的基體為碳，或碳化娃，或上述兩種材料的混合而成的材料。所述的孔隙的占整體材料的體積比率為5~35%。所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的孔隙的由多個平行、垂直或彎曲的更細(xì)的孔道組成，細(xì)的孔道橫截面為圓形，或不規(guī)則的圓形，直徑為6~20 μ m。
[0006]本發(fā)明還公開了一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟:
[0007](I)碳纖維與玻璃纖維或石英纖維編織或疊層形成織物增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，碳纖維占纖維總量的15%~95% ;
[0008](2)通過化學(xué)氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復(fù)合材料；
[0009](3)將碳纖維復(fù)合材料浸潰于氫氟酸溶液中,保持一段時間；
[0010](4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風(fēng)烘干；[0011](5)得到碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料。
[0012]本發(fā)明的有益效果:(1)碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料表面有孔隙，可將涂層引入或嵌入，利用機(jī)械咬合的方式提高了結(jié)合強(qiáng)度；(2)由于碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料內(nèi)存在大量的連續(xù)孔洞，可作為生物材料骨架，電解質(zhì)等其他生物物質(zhì)可在該碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料內(nèi)部運(yùn)輸；(3)通過在該碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料內(nèi)部通入水、液氮或其它液體、氣體以吸收熱量，降低材料的溫度。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定。
[0014]實(shí)施例一
[0015]一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，其孔隙存在于整個復(fù)合材料中，基體為碳?？紫墩颊w材料的體積比率為10 %，其孔隙的由多彎曲的更細(xì)的孔道組成，細(xì)的孔道橫截面為圓形，直徑為ΙΟμπι。
[0016]上述多孔復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下: [0017](I)碳纖維與玻璃纖維編織形成織物增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，碳纖維占纖維總量的60% ；
[0018](2)通過液相浸潰的方法合成碳基復(fù)合材料；
[0019](3)將碳纖維復(fù)合材料浸潰于氫氟酸溶液中,保持一段時間；
[0020](4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，熱風(fēng)烘干；
[0021](5)得到碳纖維增強(qiáng)多孔碳基復(fù)合材料。
[0022]實(shí)施例二
[0023]一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，其孔隙存在于整個復(fù)合材料中，基體為碳化硅?？紫墩颊w材料的體積比率為10%，其孔隙的由多彎曲的更細(xì)的孔道組成，細(xì)的孔道橫截面為圓形，直徑為ΙΟμπι。
[0024]上述多孔復(fù)合材料的制備方法，具體步驟如下:
[0025](I)碳纖維與玻璃纖維編織形成織物增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，碳纖維占纖維總量的60% ；
[0026](2)通過化學(xué)氣相沉積的方法合成碳化硅基復(fù)合材料；
[0027](3)將碳纖維復(fù)合材料浸潰于氫氟酸溶液中,保持一段時間；
[0028](4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，熱風(fēng)烘干；
[0029](5)得到碳纖維增強(qiáng)多孔碳化硅基復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個復(fù)合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復(fù)合材料表層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的基體為碳，或碳化硅，或上述兩種材料的混合而成的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料,其特征在于所述的孔隙占整體材料的體積比率為5 ~35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料，其特征在于所述的孔隙的由多個平行、垂直或彎曲的更細(xì)的孔道組成，細(xì)的孔道橫截面為圓形，或不規(guī)則的圓形，直徑為6~20 μ m。
5.一種碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟: (1)碳纖維與玻璃纖維或石英纖維編織或疊層形成織物增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，碳纖維占纖維總量的 15%~95% ； (2)通過化學(xué)氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復(fù)合材料； (3)將碳纖維復(fù)合材料浸
(4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風(fēng)烘干； (5)得到碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料。
【文檔編號】C04B35/83GK103724030SQ201310203793
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】陳照峰, 汪洋 申請人:太倉派歐技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司