CN106364023A - 一种碳碳平板及其制备方法 - Google Patents

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贺尚丰
徐雄
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Abstract

本发明公开了一种碳碳平板及其制备方法，该碳碳平板包括2层或2层以上的碳纤维布，碳纤维布之间添加由短碳纤维组成的增强结构填充层，所述短碳纤维的长度为0.1‑1mm。本发明采用短纤维增强层，通过特定方式让碳纤维在Z轴方向与XY轴方向碳纤维形成交联，消除了平行叠层使用的不定型碳填充源碳原子不规则排列带来的Z轴强度几乎没有的缺陷；消除了XY向纤维因刺针导致碳纤维断裂导致强度降低的缺陷，并且提升了纤维体均值密度；相对长短碳纤维压制成型的碳碳板材，在XYZ三个维度的碳纤维体密度和方向强度更高；本发明可用来生产板材、模具、异形及其他复杂结构的三维碳碳材料，应用范围广泛。

Description

一种碳碳平板及其制备方法
技术领域
本发明涉复合材料领域，特别是涉及一种碳碳平板及其制备方法。
背景技术
在当前技术环境下，对高性能碳碳平板的需求非常旺盛，但现有产品无法满足需求，目前的碳碳平板主要具有以下缺点：（1）单独平行叠层导致原子在Z轴方向不规则排列，从而Z轴强度几乎没有，在使用过程中分层累积导致开裂失效；（2）大部分的碳碳平板采用机械加工的三维编织，由于机械加工的纤维体密度不够，导致结构强度不高；（3）大部分碳碳平板采用机械加工的三维针刺，易造成XY向纤维断裂，从而导致强度降低；（4）相对长短碳纤维压制成型的碳碳板材，在XYZ三个维度的碳纤维体密度和方向强度更高。
因此，亟需一种全新的技术出现，既能最大限度保留XY轴方向碳纤维的高强度，又能够充分提升层间密度而不分层，继而能实现在XYZ三轴方向高结构强度而长寿命，并且此方式可以最高效益最低成本的方式呈现碳碳材料的最高强度。
发明内容
为解决现有碳碳平板存在的上述至少一个问题，本发明的目的在于提供一种高结构强度、不分层且制造成本低、经济实用的碳碳平板及其制备方法。
为实现上述技术本发明提供以下技术方案：
一种碳碳平板，包括2层或2层以上的碳纤维布，碳纤维布之间添加由短碳纤维组成的增强结构填充层，所述短碳纤维的长度为0.1-1mm。
优选地，所述增强结构填充层是指由水或有机溶剂与短碳纤维混合组成的短碳纤维黏合层。
优选地，碳纤维布为单向编织，并采用经纬方式叠层。
优选地，碳纤维布为双向编织，并采用平行叠层。
一种碳碳平板的制备方法，包括以下步骤：
（1）准备0.1-1mm的短碳纤维，以水加水基碳源或有机溶剂加油基碳源组成短碳纤维黏合剂；
（2）在碳纤维布的一面涂上短碳纤维黏合剂，叠加另一层同样涂上短碳纤维黏合剂的碳纤维布，如此反复以形成两层或两层以上的碳碳平板；
（3）碳化后进行化学气相沉积增密。
优选地，所述碳纤维布单向编织，并采用经纬方式叠层。
优选地，碳纤维布为双向编织，并采用平行叠层。
本发明具有以下有益效果：（1）采用短纤维增强层，消除了原单独平行叠层导致原子不规则排列带来的Z轴强度几乎没有的缺陷；（2）相对三维针刺，消除了xy向纤维断裂导致强度降低的缺陷，并且提升了纤维密度；（3）相对三维编织，消除了纤维体密度不够导致的结构强度缺陷；（4）相对长短碳纤维压制成型的碳碳板材，在XYZ三个维度的碳纤维体密度和方向强度更高；（5）本发明可用来生产板材、模具、异形及其他负责结构的三维碳碳材料，应用范围广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明实施例的主视图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
一种碳碳平板，包括2层或2层以上的碳纤维布，碳纤维布之间添加由短碳纤维组成的增强结构填充层，其中，短碳纤维的长度为0.1-1mm。
其中，所说的增强结构填充层是指由水或有机溶剂与短碳纤维混合组成的短碳纤维黏合层。
碳纤维布可以采用单向编织或双向编织的，当碳纤维布为单向编织时，采用经纬方式叠层；当碳纤维布为双向编织，直接采用平行叠层即可。
一种碳碳平板的制备方法，包括以下步骤：
（1）准备0.1-1mm的短碳纤维，以水加水基碳源或有机溶剂加油基碳源组成短碳纤维黏合剂；
（2）在碳纤维布的一面涂上短碳纤维黏合剂，叠加另一层同样涂上短碳纤维黏合剂的碳纤维布，如此反复以形成两层或两层以上的碳碳平板；
（3）碳化后进行化学气相沉积增密。
上述方法中，碳纤维布可以采用单向编织或双向编织的，当碳纤维布为单向编织时，采用经纬方式叠层；当碳纤维布为双向编织，直接采用平行叠层即可。
采用上述方法所获得的碳碳平板，通过短碳纤维作为增强结构填充层，采用的是自然形成的短碳纤维，只有0.1-1mm，与市面上很多碳碳平板所采用的短碳纤维完全不同，普通机械加工所采用的碳碳纤维为50mm以上的。该纤维与溶剂混合后即具有很好的粘合效果，穿插效果，且可以让杂乱无章的原子排列变得有方向，使碳原子形成链状看，符合微观分布的原理，结构强度高，且不分层，强度至少达到普通碳碳平板的3至6倍。
本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种碳碳平板，包括2层或2层以上的碳纤维布，其特征在于，碳纤维布之间添加由短碳纤维组成的增强结构填充层，所述短碳纤维的长度为0.1-1mm。
2.根据权利要求1所述的碳碳平板，其特征在于，所述增强结构填充层是指由水或有机溶剂与短碳纤维混合组成的短碳纤维黏合层。
3.根据权利要求1所述的碳碳平板，其特征在于，碳纤维布为单向编织，并采用经纬方式叠层。
4.根据权利要求1所述的碳碳平板，其特征在于，碳纤维布为双向编织，并采用平行叠层。
5.一种碳碳平板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）准备0.1-1mm的短碳纤维，以水加水基碳源或有机溶剂加油基碳源组成短碳纤维黏合剂；
（2）在碳纤维布的一面涂上短碳纤维黏合剂，叠加另一层同样涂上短碳纤维黏合剂的碳纤维布，如此反复以形成两层或两层以上的碳碳平板；
（3）碳化后进行化学气相沉积增密。
6.根据权利要求5所述的碳碳平板的制备方法，其特征在于，所述碳纤维布单向编织，并采用经纬方式叠层。
7.根据权利要求5所述的碳碳平板的制备方法，其特征在于，碳纤维布为双向编织，并采用平行叠层。
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