CN108487484A - 一种炭/炭复合材料空心板 - Google Patents
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Abstract
一种炭/炭复合材料空心板，包括上面板、芯部、下面板；所述芯部和所述下面板的材质均为炭/炭复合材料；所述芯部由若干截面呈“工”字型的型腔条平行组合而成，相邻的型腔条之间形成中空型腔。本发明炭/炭复合材料空心板降低了产品的总质量，在满足力、热学性能规定要求的同时，可以大大降低生产成本；此外，空心板提供了导气通道，为高温炉的热场、冷却速度、冷却点进行精准设计提供了可能，使产品质量更加稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种炭/炭复合材料板，特别是涉及一种炭/炭复合材料空心板。
背景技术
炭/炭复合材料，即炭纤维增强炭基体复合材料，是一种性能优异的新材料。它综合了炭材料的特殊性能和炭纤维优异的力学性能，如：密度低、高比强度、高比模量、低膨胀系数、高导热性、耐高温等。以此，炭/炭复合材料在高温热场材料中有着广泛的应用。目前，国内的高温热场（如硅单晶拉制炉、多晶硅铸锭炉等）一般使用的是石墨热场、炭/炭复合材料热场。但是，较厚板材（如120mm左右的）使用的都是实心板材。为了满足特定高温炉的设计要求，需要在板材中间留有指定的导气通道，增加了制备的成本和难度。
空心板是指将板的横截面做成空心的板材。常见的有混凝土浇筑的空心板、中空防火保温板（主要供建筑内外墙使用）。
CN 200420097130.3公开了一种高性能防火保温复合隔墙石膏板，它的两侧分别为一层双纤维加强石膏板，两层双纤维加强石膏板之间设有一层中间等距离分布有一排圆孔的防火保温空心板，双纤维加强石膏板与防火保温空心板之间通过粘接剂粘接在一起。该实用新型石膏板强度高，防火、保温、隔音效果好，表面平整光滑，墙面易于处理，施工方便快捷；但是该产品不能在高温热场中使用。
CN 205224324U公开了一种保温蜂窝板，用铝合金板材制作，该保温蜂窝板具有造价低廉、保温隔音和安装稳定的优点；但是该产品也不能在高温热场中使用。
CN206048918U公开了一种碳碳平板，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0.1mm。该实用新型采用短纤维增强层，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。但是该产品为实心板，重量较大；如需增加导气通道，则必然提高制备的成本和难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供了一种重量轻，能够满足高温热场使用的同时，满足导气管道需要的炭/炭复合材料空心板。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种炭/炭复合材料空心板，包括上面板、芯部、下面板；所述芯部位于上面板和下面板之间；所述上面板、芯部和下面板的材质均为炭/炭复合材料；所述芯部由若干截面呈“工”字型的型腔条平行组合而成，相邻的型腔条与型腔条之间形成中空型腔。
进一步，所述中空型腔为贯通的型腔，其横截面为矩形。
进一步，所述上面板、芯部和下面板的坯体材料为三维针刺毡。
进一步，所述三维针刺毡的针刺密度为10-50针/cm²，所述三维针刺毡的体积密度为0.5±0.1g/cm³。
进一步，所述上面板、芯部和下面板的坯体之间通过碳纤维丝针刺缝合成一个整体坯体和/或通过树脂粘结成一个整体坯体。
进一步，所述整体坯体通过化学气相沉积（CVD或CVI）增密和/或通过液相树脂浸渍-炭化工艺增密。
进一步，所述整体坯体增密后的密度≥1.3g/cm³。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明炭/炭复合材料空心板降低了产品的总重量，在满足力、热学性能的同时，大大降低了材料成本；
（2）本发明炭/炭复合材料空心板提供了导气通道，用于制造高温炉，可提高高温炉产品质量的稳定性。
附图说明
图1为本发明炭/炭复合材料空心板实施例的立体结构示意图；
图2为图1示实施例的纵向局部剖视放大图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
参照图1、图2，本实施例包括上面板1、芯部2、下面板3；所述芯部2位于上面板1和下面板3之间；所述上面板1、芯部2和下面板3的材质均为炭/炭复合材料；所述芯部2由若干截面呈“工”字型的型腔条21平行组合而成，相邻的型腔条与型腔条之间形成中空型腔22。
所述中空型腔22为贯通的型腔，其横截面为矩形。
所述上面板1、芯部2和下面板3的坯体材料为三维针刺毡；所述三维针刺毡的针刺密度为30针/cm²，所述三维针刺毡的体积密度为0.50g/cm³。
所述上面板1、芯部2和下面板3的坯体之间通过碳纤维丝针刺缝合成一个整体坯体。
所述整体坯体通过化学气相沉积（CVD）增密，增密至坯体的密度为1.4g/cm³，机加工至成品图纸要求尺寸。
将本实施例产品应用于高温炉热场，能够满足力、热学性能的要求，重量为实心板重量的50%；产品质量的稳定性提高50%。
实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于：所述三维针刺毡的针刺密度为50针/cm²，所述三维针刺毡的体积密度为0.60g/cm³。所述上面板1、芯部2和下面板3的坯体之间通过呋喃树脂固化粘结成一个整体坯体。所述整体坯体通过液相呋喃树脂浸渍-炭化工艺增密。所述整体坯体增密后的密度1.3g/cm³，机加工至成品图纸要求尺寸。
其余同实施例1。
实施例3
本实施例与实施例1的区别仅在于：所述三维针刺毡的针刺密度为10针/cm²，所述三维针刺毡的体积密度为0.40g/cm³。所述上面板1、所述芯部2和所述下面板3的坯体之间通过碳纤维丝针刺缝合以及用酚醛树脂固化粘结成一个整体坯体。所述整体坯体通过化学气相沉积（CVD）增密至1.0g/cm³，再通过液相呋喃树脂浸渍-炭化工艺增密，当整体坯体的密度达到1.45g/cm³后，机加工至成品图纸要求尺寸。
其余同实施例1。
以上仅是本发明的较佳实施例，只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种炭/炭复合材料空心板，包括上面板（1）、芯部（2）、下面板（3）；所述芯部（2）位于上面板（1）和下面板（3）之间；所述上面板（1）、芯部（2）和下面板（3）的材质均为炭/炭复合材料；其特征在于：所述芯部（2）由若干截面呈“工”字型的型腔条（21）平行组合而成，相邻的两型腔条（21）之间形成中空型腔（22）。
2.根据权利要求1所述的炭/炭复合材料空心板，其特征在于：所述中空型腔（22）的横截面为矩形。
3.根据权利要求1或2所述的炭/炭复合材料空心板，其特征在于：所述上面板（1）、芯部（2）和下面板（3）的坯体材料为三维针刺毡。
4.根据权利要求3所述的炭/炭复合材料空心板，其特征在于：所述三维针刺毡的针刺密度为10-50针/cm²，所述三维针刺毡的体积密度为0.5±0.1g/cm³。
5.根据权利要求3或4所述的炭/炭复合材料空心板，其特征在于：所述上面板（1）、芯部（2）和下面板（3）的坯体之间通过碳纤维丝针刺缝合成一个整体坯体和/或通过树脂粘结成一个整体坯体。
6.根据权利要求5所述的炭/炭复合材料空心板，其特征在于：所述整体坯体通过化学气相沉积增密和/或通过液相树脂浸渍-炭化工艺增密。
7.根据权利要求6所述的炭/炭复合材料空心板，其特征在于：所述整体坯体增密后的密度≥1.3g/cm³。
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