碳纖維保溫板材預(yù)制體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合纖維技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及碳纖維保溫板材預(yù)制體。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維保溫板材預(yù)制體，通常是由碳纖維層與碳纖維網(wǎng)胎交替疊層針刺而成的復(fù)合纖維預(yù)制體，因其具有耐高溫、耐摩擦和質(zhì)地輕的特性，廣泛應(yīng)用于航空航天、能源、交通和軌道領(lǐng)域；現(xiàn)有的碳纖維板材預(yù)制體，通常包括兩層碳纖維層和一層碳纖維網(wǎng)胎，碳纖維網(wǎng)胎位于碳纖維層之間，這樣的復(fù)合纖維針刺預(yù)制體，由于碳纖維的特性，存在抗沖擊強(qiáng)度較低，保溫效果不佳的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于公開(kāi)一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較高，韌性較高且具有良好保溫效果的碳纖維保溫板材預(yù)制體。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開(kāi)了碳纖維保溫板材預(yù)制體，包括外層碳纖維層、內(nèi)層碳纖維層、設(shè)置在所述外層碳纖維層與內(nèi)層碳纖維層之間的碳纖維網(wǎng)胎，外層碳纖維層與內(nèi)層碳纖維層內(nèi)含碳纖維長(zhǎng)絲，碳纖維網(wǎng)胎內(nèi)含碳纖維短絲，以及設(shè)置在碳纖維網(wǎng)胎兩側(cè)的強(qiáng)化纖維層，強(qiáng)化纖維層由金屬絲與芳綸纖維編制而成。
[0005]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，碳纖維長(zhǎng)絲和碳纖維短絲的外側(cè)面依次設(shè)置有熱解碳涂層、碳化硅涂層和碳化鉭涂層，所述碳纖維網(wǎng)胎的碳纖維短絲之間還設(shè)置有酚醛樹(shù)脂基體層。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，熱解碳涂層的厚度大于0.5 μ m并小于0.8 μ m，所述碳化娃涂層的厚度大于1 ym并小于1.5 μ m，碳化鉭涂層的厚度大于1.5 μπι并小于2 μπι。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述金屬絲與芳纟侖纖維的直徑為0.1?0.2 μ m。
[0008]本發(fā)明的有益效果為:通過(guò)在碳纖維網(wǎng)胎設(shè)置碳纖維短絲，以及設(shè)置在碳纖維網(wǎng)胎兩側(cè)的強(qiáng)化纖維層，有效地提高了碳纖維保溫板材預(yù)制體的韌性，同時(shí)也使該碳纖維保溫板材預(yù)制體具有良好保溫效果。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明一種碳纖維保板材預(yù)制體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明中碳纖維短絲剖向的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0012]如圖1和圖2所示，一種碳纖維保溫板材預(yù)制體100，包括外層碳纖維層10、內(nèi)層碳纖維層20、設(shè)置在所述外層碳纖維層10與內(nèi)層碳纖維層20之間的碳纖維網(wǎng)胎30。外層碳纖維層10與內(nèi)層碳纖維層20內(nèi)含碳纖維長(zhǎng)絲，碳纖維網(wǎng)胎30內(nèi)含碳纖維短絲2，以及設(shè)置在碳纖維網(wǎng)胎30兩側(cè)的強(qiáng)化纖維層40。具體的，該強(qiáng)化纖維層40由金屬絲與芳綸纖維編制而成。外層碳纖維層10與內(nèi)層碳纖維層20的厚度相等。
[0013]具體的，在本實(shí)施方式中，所述金屬絲與芳綸纖維的直徑為0.1?0.2 μ m，并進(jìn)一步優(yōu)選為0.1 μπι。具體的，該強(qiáng)化纖維層40的厚度為外層碳纖維10或者內(nèi)層碳纖維層20的二分之一。
[0014]在本實(shí)施方式中，該碳纖維長(zhǎng)絲和碳纖維短絲2的外側(cè)面依次設(shè)置有熱解碳涂層4、碳化硅涂層5和碳化鉭涂層6，所述碳纖維網(wǎng)胎30的碳纖維短絲2之間還設(shè)置有酚醛樹(shù)脂基體層3。熱解碳涂層的厚度大于0.5 μπι并小于0.8 μm，碳化娃涂層的厚度大于1 μπι并小于1.5 μ m，碳化鉭涂層的厚度大于1.5 μ m并小于2 μ m。
[0015]熱解碳涂層4、碳化硅涂層5和碳化鉭涂層6的簡(jiǎn)稱分別為PyC、SiC和TaC，這樣，碳纖維表面均勻致密的PyC、SiC和TaC多層結(jié)構(gòu)，可有效提高內(nèi)層碳纖維層20的強(qiáng)度和韌性；PyC涂層可以有效防止SiC涂層制備過(guò)程中對(duì)內(nèi)層碳纖維層20中碳纖維的損傷，改變碳纖維的表面狀態(tài)，減少或修復(fù)纖維表面的缺陷及編制損傷，有效提高碳纖維短絲的強(qiáng)度；SiC和TaC陶瓷具有較高的強(qiáng)度，即使TaC涂層斷裂，SiC涂層仍然能夠有效承載，這樣碳纖維原絲的抗彎強(qiáng)度得到有效提高；而酚醛樹(shù)脂基體層可以有效提高預(yù)制體的抗拉伸性和彎曲性能，層間抗剪切性能也較好；PyC、SiC和TaC涂層可采用化學(xué)氣相滲透法在碳纖維絲表面依次制備。
[0016]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.碳纖維保溫板材預(yù)制體(100)，包括外層碳纖維層(10)、內(nèi)層碳纖維層(20)、設(shè)置在所述外層碳纖維層(10)與內(nèi)層碳纖維層(20)之間的碳纖維網(wǎng)胎(30)，其特征在于，所述外層碳纖維層(10)與內(nèi)層碳纖維層(20)內(nèi)含碳纖維長(zhǎng)絲，所述碳纖維網(wǎng)胎(30)內(nèi)含碳纖維短絲(2)，以及設(shè)置在碳纖維網(wǎng)胎(30)兩側(cè)的強(qiáng)化纖維層(40)，所述強(qiáng)化纖維層(40)由金屬絲與芳綸纖維編制而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維保溫板材預(yù)制體，其特征在于，所述碳纖維長(zhǎng)絲和碳纖維短絲(2)的外側(cè)面依次設(shè)置有熱解碳涂層(4)、碳化硅涂層(5)和碳化鉭涂層￠)，所述碳纖維網(wǎng)胎(30)的碳纖維短絲(2)之間還設(shè)置有酚醛樹(shù)脂基體層(3)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維保溫板材預(yù)制體，其特征在于，所述熱解碳涂層的厚度大于0.5 μ m并小于0.8 μ m，所述碳化娃涂層的厚度大于1 μ m并小于1.5 μ m，所述碳化鉭涂層的厚度大于1.5 μπι并小于2 μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的碳纖維保溫板材預(yù)制體，其特征在于，所述金屬絲與芳綸纖維的直徑為0.1?0.2 μ m。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了碳纖維保溫板材預(yù)制體，包括外層碳纖維層、內(nèi)層碳纖維層、設(shè)置在所述外層碳纖維層與內(nèi)層碳纖維層之間的碳纖維網(wǎng)胎，所述外層碳纖維層與內(nèi)層碳纖維層內(nèi)含碳纖維長(zhǎng)絲，所述碳纖維網(wǎng)胎內(nèi)含碳纖維短絲，以及設(shè)置在碳纖維網(wǎng)胎兩側(cè)的強(qiáng)化纖維層，所述強(qiáng)化纖維層由金屬絲與芳綸纖維編制而成。通過(guò)在碳纖維網(wǎng)胎設(shè)置碳纖維短絲，以及設(shè)置在碳纖維網(wǎng)胎兩側(cè)的強(qiáng)化纖維層，有效地提高了碳纖維保溫板材預(yù)制體的韌性，同時(shí)也使該碳纖維保溫板材預(yù)制體具有良好保溫效果。
【IPC分類】B32B9/04, B32B15/02, B32B27/02, B32B15/14, B32B27/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105365295
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510414950
【發(fā)明人】繆黎燕, 繆黎麗, 邵敏強(qiáng), 裴強(qiáng), 繆伯承, 陳益軍, 張俊
【申請(qǐng)人】宜興市飛舟高新科技材料有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月7日