本申請屬于碳纖維材料成型工藝，涉及一種防開裂碳/碳板材及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、碳/碳板材具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐疲勞性好、震動(dòng)衰減性好、無蠕變、摩擦系數(shù)小、熱傳導(dǎo)性好、耐腐蝕、具有電波的遮蔽性、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、移動(dòng)方艙、生物醫(yī)療、工業(yè)設(shè)備零部件、體育用品等領(lǐng)域。輕質(zhì)高強(qiáng)耐高溫的碳/碳板材通常是由基礎(chǔ)碳纖維材料經(jīng)過針刺、cvd沉積或由液相浸漬碳化而成。
2、液相浸漬工藝是碳/碳板材常用的一種致密化工藝技術(shù)。采用液相浸漬法制備c/c板材，通常包括將熱壓碳板進(jìn)行浸漬和高溫碳化步驟。在浸漬過程中，將熱壓碳板包埋于瀝青或樹脂液體中，裝入加壓浸漬設(shè)備，在一定溫度、壓力下將樹脂浸漬滲透到熱壓板材內(nèi)部填充孔隙。在高溫碳化步驟中，將從浸漬液中取出的碳板裝入真空爐中進(jìn)行高溫碳化處理，排除氫、氮、氧等非碳原子，留下純碳，完成碳/碳板材一個(gè)周期的致密化處理。將該工藝重復(fù)多個(gè)周期，直至碳/碳板材達(dá)到要求密度。
3、然而，在高溫碳化處理過程中，浸漬液高溫分解氫、氧、氮等非碳原子產(chǎn)生大量揮發(fā)物，基體體積收縮大，孔隙和空洞會(huì)大量產(chǎn)生，所制備的板材密度往往會(huì)降低，甚至在碳化過程中，非碳原子產(chǎn)生大量揮發(fā)物來不及逸散，會(huì)導(dǎo)致碳/碳板材層間開裂。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決背景技術(shù)中所提出的其中至少一個(gè)技術(shù)問題，本申請實(shí)施例提供一種防開裂碳/碳板材及其制備方法。
2、一種防開裂碳/碳板材的制備方法，包括如下：
3、對碳纖維預(yù)浸料依次進(jìn)行噴淋處理、熱壓固化以及碳化處理，得到碳/碳板材；對碳/碳板材依次進(jìn)行浸漬固化和碳化處理，得到防開裂碳/碳板材；
4、所述噴淋處理包括：在碳纖維預(yù)浸料表面均勻噴淋碳納米管乙醇溶液后，靜置至碳纖維預(yù)浸料表面的乙醇溶液揮發(fā)；
5、所述碳納米管乙醇溶液是通過將乙醇溶劑與碳納米管分散制得；
6、所述碳納米管乙醇溶液中的乙醇質(zhì)量：碳纖維預(yù)浸料中的樹脂質(zhì)量為5:1；
7、所述碳納米管乙醇溶液中的碳納米管質(zhì)量：碳纖維預(yù)浸料中的樹脂質(zhì)量為(0.01-0.08):1。
8、在其中一種可能的實(shí)施方式中，本申請實(shí)施例提供的防開裂碳/碳板材的制備方法，所述熱壓固化包括：將碳纖維預(yù)浸料放入熱壓設(shè)備中，在1mpa壓力條件下，以3℃/min的升溫速率將溫度由室溫升溫至80℃，保溫1h；接著在2mpa壓力條件下，以3℃/min的升溫速率將溫度由80℃升溫至120℃，保溫2h；接著在2mpa壓力條件下，以3℃/min的升溫速率將溫度由120℃升溫至160℃，保溫1h后自然降溫至室溫。
9、在其中一種可能的實(shí)施方式中，本申請實(shí)施例提供的防開裂碳/碳板材的制備方法，所述浸漬固化包括：采用浸漬液包埋碳/碳板材，在真空條件下，設(shè)置壓力2mpa，溫度為室溫，進(jìn)行浸漬處理2h；接著將碳/碳板材從浸漬液中取出，在真空條件下，設(shè)置壓力2mpa，在1小時(shí)內(nèi)從室溫升至120℃，保溫0.5h；接著在0.5h內(nèi)升溫至140℃，保溫0.5h；接著在0.5h內(nèi)升溫至160℃，保溫0.5h；接著在0.5h內(nèi)升溫至180℃，保溫2h進(jìn)行固化，然后自然降溫至室溫。
10、在其中一種可能的實(shí)施方式中，本申請實(shí)施例提供的防開裂碳/碳板材的制備方法，所述浸漬液為糠酮樹脂膠液，所述糠酮樹脂膠液是按照質(zhì)量比100:0.4的比例取糠酮樹脂與固化劑混合制得。
11、在其中一種可能的實(shí)施方式中，本申請實(shí)施例提供的防開裂碳/碳板材的制備方法，所述碳化處理包括：在真空爐內(nèi)，在常溫下，30℃/h~90℃/h的升溫速率升溫至900℃，隨后自然降溫。
12、在其中一種可能的實(shí)施方式中，本申請實(shí)施例提供的防開裂碳/碳板材的制備方法，所述糠酮樹脂的粘度為40~100?mpa·s?(25℃)，固含量為75%。
13、在其中一種可能的實(shí)施方式中，本申請實(shí)施例提供的防開裂碳/碳板材的制備方法，所述對碳/碳板材依次進(jìn)行浸漬固化和碳化處理的過程為反復(fù)多次。
14、在其中一種可能的實(shí)施方式中，本申請實(shí)施例提供的防開裂碳/碳板材的制備方法，所述碳纖維預(yù)浸料為12k平紋碳纖維預(yù)浸料，所述碳纖維預(yù)浸料中的樹脂為酚醛樹脂。
15、在其中一種可能的實(shí)施方式中，本申請實(shí)施例提供的防開裂碳/碳板材的制備方法，所述碳納米管的密度為2.1g/cm3。
16、一種防開裂碳/碳板材，由上述制備方法制備得到。
17、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：
18、采用含碳納米管的乙醇溶液對碳纖維預(yù)制體表面進(jìn)行噴淋，靜置揮發(fā)后使碳納米管均勻分散于碳纖維預(yù)浸料表面，有效改善碳纖維預(yù)浸料間界面粘結(jié)狀況；在碳化階段，有效增強(qiáng)了樹脂膠內(nèi)部的結(jié)合力；并且，在碳纖維和樹脂膠的界面處能夠起到一定的“拋錨”作用，使碳板在碳化階段不易分層開裂，降低生產(chǎn)時(shí)間成本；
19、另外，納米級碳納米管的加入，填充了碳化過程中碳板間產(chǎn)生的縫隙和空洞，使得碳/碳板材在高溫?zé)Y(jié)后的殘?zhí)柯实玫教嵘w密度得到改善。處理后的碳/碳板材的層間粘結(jié)情況得到改善；同時(shí)，明顯減少碳/碳板材的孔隙和空洞，增強(qiáng)其密度。
1.一種防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在，包括如下：
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的1所述的防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在于，所述熱壓固化包括：將碳纖維預(yù)浸料放入熱壓設(shè)備中，在1mpa壓力條件下，以3℃/min的升溫速率將溫度由室溫升溫至80℃，保溫1h；接著在2mpa壓力條件下，以3℃/min的升溫速率將溫度由80℃升溫至120℃，保溫2h；接著在2mpa壓力條件下，以3℃/min的升溫速率將溫度由120℃升溫至160℃，保溫1h后自然降溫至室溫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在于，所述浸漬固化包括：采用浸漬液包埋碳/碳板材，在真空條件下，設(shè)置壓力2mpa，溫度為室溫，進(jìn)行浸漬處理2h；接著將碳/碳板材從浸漬液中取出，在真空條件下，設(shè)置壓力2mpa，在1小時(shí)內(nèi)從室溫升至120℃，保溫0.5h；接著在0.5h內(nèi)升溫至140℃，保溫0.5h；接著在0.5h內(nèi)升溫至160℃，保溫0.5h；接著在0.5h內(nèi)升溫至180℃，保溫2h進(jìn)行固化，然后自然降溫至室溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在于，所述浸漬液為糠酮樹脂膠液，所述糠酮樹脂膠液是按照質(zhì)量比100:0.4的比例取糠酮樹脂與固化劑混合制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在于，所述碳化處理包括：在真空爐內(nèi)，在常溫下，30℃/h~90℃/h的升溫速率升溫至900℃，隨后自然降溫。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在于，所述糠酮樹脂的粘度為40~100?mpa·s?(25℃)，固含量為75%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在于，所述對碳/碳板材依次進(jìn)行浸漬固化和碳化處理的過程為反復(fù)多次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在于，所述碳纖維預(yù)浸料為12k平紋碳纖維預(yù)浸料，所述碳纖維預(yù)浸料中的樹脂為酚醛樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的防開裂碳/碳板材的制備方法，其特征在于，所述碳納米管的密度為2.1g/cm3。
10.一種防開裂碳/碳板材，其特征在于，由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的制備方法制得。