CN110436950A - 一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法 - Google Patents

一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110436950A
CN110436950A CN201910751826.4A CN201910751826A CN110436950A CN 110436950 A CN110436950 A CN 110436950A CN 201910751826 A CN201910751826 A CN 201910751826A CN 110436950 A CN110436950 A CN 110436950A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon
carbon fiber
preparation
base body
pitch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910751826.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110436950B (zh
Inventor
蒋阳
李姚传
黄建祥
汪漫
仲洪海
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hefei University of Technology
Hefei Polytechnic University
Original Assignee
Hefei Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hefei Polytechnic University filed Critical Hefei Polytechnic University
Priority to CN201910751826.4A priority Critical patent/CN110436950B/zh
Publication of CN110436950A publication Critical patent/CN110436950A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110436950B publication Critical patent/CN110436950B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/20—Details of contact bow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/71—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/78—Ceramic products containing macroscopic reinforcing agents containing non-metallic materials
    • C04B35/80—Fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like
    • C04B35/83—Carbon fibres in a carbon matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3272—Iron oxides or oxide forming salts thereof, e.g. hematite, magnetite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/424—Carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/425—Graphite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法，通过对短切碳纤维进行表面处理、改性，引入氨基基团，并通过热轧辊工艺避开了捏合过程中碳纤维与碳素材料的团聚，将碳纤维增强材料均匀分散在碳基体中，最终获得高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料。本发明复合材料中碳纤维含量达到了15％，使材料获得了优秀的机械强度、耐磨性和热稳定性。

Description

一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型碳基受电弓滑板材料的制备方法，具体地说是一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法。
背景技术
新世纪以来，我国对铁路运输以及相关行业的投入大幅提高，特别是对高铁的投入更是飞速地增长，高速交通时代已经到来。受电弓滑板作为列车上最重要的集电元件，其性能的好坏直接影响着机车的稳定受点，决定着机车是否能够安全稳定运行。由于受电弓滑板的关键工作位置和恶劣的工作环境，必须要求其具有优秀的机械强度、优异的导电性、较好的导热性、良好的耐电弧性和耐磨性。
碳/碳复合材料滑板是将是使用碳纤维或者碳织物作为增强相，一般将碳纤维与碳系粉末一同混合至足够均匀，使碳纤维均匀一致的分散于粉末中，再经过热压成型工艺稳固基体中增强相的空间骨架结构，为提高密度和不透过性还可进行反复浸渍工艺，最后经过高温焙烧或石墨化等工艺，使碳/碳复合材料滑板的机械性能得到明显的提升，特别是冲击韧性的提升更加显著。碳纤维本身具有极高的比模量和强度，且耐热性能优越，使当今能够在高温条件下应用的极少数材料之一，最高使用温度可达2600℃，被公认为是发展潜力巨大的高温材料。但是碳纤维与金属、碳素材料的浸润性差，在复合材料的添加含量中往往不高，而且碳纤维布的生产成本高。以往的发明专利中，产品最高的碳纤维含量很少能达到10％以上，这是因为油性的碳素基体混合料与碳纤维不亲和，碳纤维的添加量越多，捏合的糊料越容易发生团聚。
文献一，专利CN 107081915 A公开了一种镀银碳纤维增强碳基受电弓滑板，其制备方法是以碳纤维布为原料进行预处理，将化学镀银液加入到预处理好的碳纤维布中，得到镀覆较好的银层；将镀银碳纤维布、铜网、短切碳纤维、改性酚醛树脂、石墨、铜粉、丁腈橡胶等组成混料，将其模压成型处理，再进行热压烧结，最后经过浸渍复压，即可制得镀银碳纤维增强碳滑板。CN 107081915 A通过对碳基体滑板添加镀银碳纤维等增强体，能够提高滑板电导率和导热性，提高滑板内部材料碳纤维与其他组分间得粘结性能以及界面结合强度，从而改善滑板自润滑性，进一步加强受电弓滑板在高速铁路中得服役性能，延长其使用寿命。但是由于镀银成本和碳纤维布的成本较高，不利于工业化生产。
文献二，专利CN 104649700B公开了一种受电弓碳滑板及其制造方法，所述受电弓碳滑板采用如下重量份配比的原料制成：石油焦粉28-43、沥青焦粉25-28、喷雾炭黑10-12、硫磺2-5、氮化硼3-5、碳纤维5-8、天然石墨4-6、人造石墨5-7、氯化钙粉末1-3、改制沥青30-35。CN 104649700B制备的受电弓碳滑板具有自润滑性能好、抗电弧性能好、耐磨损等优点，但该发明的碳纤维组分较低，力学性能还有一定的提升空间。
发明内容
本发明公开了一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法。本发明所制得的碳基受电弓滑板具有优异的耐磨性和自润滑性、低电阻率、高强度以及优良的耐电弧性。
本发明高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法，通过对短切碳纤维进行表面处理、改性，引入氨基基团，并通过热轧辊工艺避开了捏合过程中碳纤维与碳素材料的团聚，将碳纤维增强材料均匀分散在碳基体中，最终的复合材料中碳纤维含量达到了15％，使材料获得了优秀的机械强度、耐磨性和热稳定性。具体包括如下步骤：
步骤1：表面改性
将碳纤维置于丙酮溶液中，室温下浸泡2h，取出后烘干；将烘干后的碳纤维浸入硝酸溶液中，于90℃回流反应2h；在盐酸多巴胺溶液中加入1vt％的亲油性表面活性剂磷脂酰乙醇胺，然后加入反应后的碳纤维，碳纤维与溶液的质量比为1：5-7，在常温下搅拌4h，用抽滤的方法取出碳纤维，烘干，粉碎得到1-2mm的表面改性短切碳纤维；
步骤2：混捏
将沥青焦、石墨、氧化铁、硬脂酸、炭黑粉末混合均匀，然后将混合料加入已预热的混捏机中，140℃下捏合1h，混捏过程中不断加入高温沥青捏合，得到糊料；
步骤3：热辊轧
将步骤2获得的糊料与步骤1获得的表面改性短切碳纤维加入已预热至100℃的热辊轧机中，反复辊轧3-5次，得到碳纤维均匀分布的厚度0.4-0.6mm左右的轧膜；
步骤4：温压成型
将步骤3所得轧膜捏碎成轧片后在10MPa、120℃下温压成型20min，脱模后得到碳预制素坯；
步骤5：烧结
将步骤4所得碳预制素坯置入烧结炉中，在氮气气氛下，缓慢升温至1200℃并保温24-50h，随后冷却至室温制得烧结碳基体；
步骤6：浸渍
将步骤5所得烧结碳基体装入浸渍罐中，将罐体抽真空度至-0.09MPa以上，抽真空结束后向罐内加入170℃的煤沥青至液面高度超过碳基体10cm以上，随后用氮气对沥青液面加压，在0.4-0.5MPa下加压2h；
步骤7：重复步骤5的烧结和步骤6的浸渍过程2-3次，得到最终的碳基体。
步骤1中，所述硝酸溶液的质量浓度为15％，所述盐酸多巴胺溶液的浓度为10- 3mol/L。
本发明中，各组分按质量百分比构成如下：
碳纤维8-15wt％，沥青焦43-52wt％，石墨8-10wt％，氧化铁1wt％，硬脂酸1wt％，炭黑2wt％，高温沥青28wt％。
所述石墨包括人造石墨和鳞片石墨，人造石墨和鳞片石墨的质量比为5-7：3。
上述配比中限定的高温沥青为步骤2中添加的高温沥青。
步骤5中，烧结炉的升温速率为3-8℃/h。
本发明通过表面改性改善了碳纤维与碳基体的浸润性，得到碳纤维含量高达15％的碳基体，有效地提高了碳基体的机械强度。
本发明使用鳞片石墨和硬脂酸作为润滑组元，有效地提高了滑板材料的自润滑性能。
本发明通过热辊轧工艺使碳纤维均匀地分布在碳基体中且与碳基体完成机械互锁，大大提高了碳基体的力学性能。
与已有的技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明通过表面处理改进了碳纤维与碳基体的浸润性，使碳纤维可以更高含量地存在于碳基体中，提高碳基体的机械性能，延长滑板材料的使用寿命。
2、本发明通过热轧辊工艺使碳纤维、氧化铁均匀地分布在基体中，与传统的冷压、温压工艺相比，基体的各个部分力学性能差异小，烧结变形小。
3、本发明添加了少量的硬脂酸，可以有效的提高材料的自润滑性能，降低材料的摩擦系数。
附图说明
图1是本发明制备的碳/碳复合受电弓滑板材料的扫描电镜图片X100。
图2是本发明制备的碳/碳复合受电弓滑板材料的扫描电镜图片X500。
图3是本发明制备的碳/碳复合受电弓滑板材料的扫描电镜图片X500。
从断面照片可以看出很多棍状的碳纤维斜插入碳基体内部，且分布十分均匀。碳纤维在碳基体中的均匀分布使材料的物理性能大幅提升。
具体实施方式
实施例1：
本实施例中各原料按质量百分比构成如下：沥青焦52wt％，人造石墨5wt％，鳞片石墨3wt％，氧化铁1wt％，硬脂酸1wt％，炭黑2wt％，高温沥青28wt％，碳纤维8wt％。
本实施例中高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法如下：
1、将碳纤维置于丙酮溶液中，室温下浸泡2h，取出后烘干；将烘干后的碳纤维浸入浓度为15wt％的硝酸溶液中，于90℃回流反应2h；在浓度为10-3mol/L的盐酸多巴胺溶液中加入1vt％的亲油性表面活性剂磷脂酰乙醇胺，然后加入反应后的碳纤维，碳纤维与溶液的质量比为1：6，在常温下搅拌4h，用抽滤的方法取出碳纤维，烘干，粉碎得到1-2mm的表面改性短切碳纤维；
2、将沥青焦、人造石墨、鳞片石墨、氧化铁、硬脂酸、炭黑粉末混合均匀，然后将混合料加入已预热的混捏机中，140℃下捏合1h，混捏过程中不断加入高温沥青捏合，得到糊料；
3、将步骤2获得的糊料与步骤1获得的表面改性短切碳纤维加入已预热至100℃的热辊轧机中，反复辊轧3次，得到碳纤维均匀分布的厚度0.4-0.6mm左右的轧膜；
4、将步骤3所得轧膜捏碎成轧片后在10MPa、120℃下温压成型20min，脱模后得到碳预制素坯；
5、将步骤4所得碳预制素坯置入烧结炉中，在氮气气氛下，缓慢升温至1200℃并保温48h，随后冷却至室温制得烧结碳基体；
6、将步骤5所得烧结碳基体装入浸渍罐中，将罐体抽真空度至-0.09MPa以上，抽真空结束后向罐内加入170℃的煤沥青至液面高度超过碳基体10cm以上，随后用氮气对沥青液面加压，在0.4-0.5MPa下加压2h；
7、重复步骤5的烧结和步骤6的浸渍过程2次，得到最终的碳基体。
实施例2：
本实施例中各原料按质量百分比构成如下：沥青焦46wt％，人造石墨7wt％，鳞片石墨3wt％，氧化铁1wt％，硬脂酸1wt％，炭黑2wt％，高温沥青28wt％，碳纤维12wt％。
本实施例中高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法如下：
1、将碳纤维置于丙酮溶液中，室温下浸泡2h，取出后烘干；将烘干后的碳纤维浸入浓度为15wt％的硝酸溶液中，于90℃回流反应2h；在浓度为10-3mol/L的盐酸多巴胺溶液中加入1vt％的亲油性表面活性剂磷脂酰乙醇胺，然后加入反应后的碳纤维，碳纤维与溶液的质量比为1：6，在常温下搅拌4h，用抽滤的方法取出碳纤维，烘干，粉碎得到1-2mm的表面改性短切碳纤维；
2、将沥青焦、人造石墨、鳞片石墨、氧化铁、硬脂酸、炭黑粉末混合均匀，然后将混合料加入已预热的混捏机中，140℃下捏合1h，混捏过程中不断加入高温沥青捏合，得到糊料；
3、将步骤2获得的糊料与步骤1获得的表面改性短切碳纤维加入已预热至100℃的热辊轧机中，反复辊轧3次，得到碳纤维均匀分布的厚度0.4-0.6mm左右的轧膜；
4、将步骤3所得轧膜捏碎成轧片后在10MPa、120℃下温压成型20min，脱模后得到碳预制素坯；
5、将步骤4所得碳预制素坯置入烧结炉中，在氮气气氛下，缓慢升温至1200℃并保温48h，随后冷却至室温制得烧结碳基体；
6、将步骤5所得烧结碳基体装入浸渍罐中，将罐体抽真空度至-0.09MPa以上，抽真空结束后向罐内加入170℃的煤沥青至液面高度超过碳基体10cm以上，随后用氮气对沥青液面加压，在0.4-0.5MPa下加压2h；
7、重复步骤5的烧结和步骤6的浸渍过程2次，得到最终的碳基体。
实施例3：
本实施例中各原料按质量百分比构成如下：沥青焦43wt％，人造石墨7wt％，鳞片石墨3wt％，氧化铁1wt％，硬脂酸1wt％，炭黑2wt％，高温沥青28wt％，碳纤维15wt％。
本实施例中高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法如下：
1、将碳纤维置于丙酮溶液中，室温下浸泡2h，取出后烘干；将烘干后的碳纤维浸入浓度为15wt％的硝酸溶液中，于90℃回流反应2h；在浓度为10-3mol/L的盐酸多巴胺溶液中加入1vt％的亲油性表面活性剂磷脂酰乙醇胺，然后加入反应后的碳纤维，碳纤维与溶液的质量比为1：6，在常温下搅拌4h，用抽滤的方法取出碳纤维，烘干，粉碎得到1-2mm的表面改性短切碳纤维；
2、将沥青焦、人造石墨、鳞片石墨、氧化铁、硬脂酸、炭黑粉末混合均匀，然后将混合料加入已预热的混捏机中，140℃下捏合1h，混捏过程中不断加入高温沥青捏合，得到糊料；
3、将步骤2获得的糊料与步骤1获得的表面改性短切碳纤维加入已预热至100℃的热辊轧机中，反复辊轧3次，得到碳纤维均匀分布的厚度0.4-0.6mm左右的轧膜；
4、将步骤3所得轧膜捏碎成轧片后在10MPa、120℃下温压成型20min，脱模后得到碳预制素坯；
5、将步骤4所得碳预制素坯置入烧结炉中，在氮气气氛下，缓慢升温至1200℃并保温48h，随后冷却至室温制得烧结碳基体；
6、将步骤5所得烧结碳基体装入浸渍罐中，将罐体抽真空度至-0.09MPa以上，抽真空结束后向罐内加入170℃的煤沥青至液面高度超过碳基体10cm以上，随后用氮气对沥青液面加压，在0.4-0.5MPa下加压2h；
7、重复步骤5的烧结和步骤6的浸渍过程2次，得到最终的碳基体。
实施例4：性能表征
实施例1-3制得得复合材料的基本物理性能见下表1：
对比中华人民共和国铁道行业标准TB/T 1842.2-2016对多元碳化物复合材料滑板的性能指标均有较大幅度的提升。

Claims (9)

1.一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法，其特征在于：
通过对短切碳纤维进行表面处理、改性，引入氨基基团，并通过热轧辊工艺避开了捏合过程中碳纤维与碳素材料的团聚，将碳纤维增强材料均匀分散在碳基体中，最终获得高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：表面改性
将碳纤维置于丙酮溶液中，室温下浸泡2h，取出后烘干；将烘干后的碳纤维浸入硝酸溶液中，于90℃回流反应2h；在盐酸多巴胺溶液中加入亲油性表面活性剂，然后加入反应后的碳纤维，碳纤维与溶液的质量比为1：5-7，在常温下搅拌4h，用抽滤的方法取出碳纤维，烘干，粉碎得到1-2mm的表面改性短切碳纤维；
步骤2：混捏
将沥青焦、石墨、氧化铁、硬脂酸、炭黑粉末混合均匀，然后将混合料加入已预热的混捏机中，140℃下捏合1h，混捏过程中不断加入高温沥青捏合，得到糊料；
步骤3：热辊轧
将步骤2获得的糊料与步骤1获得的表面改性短切碳纤维加入已预热至100℃的热辊轧机中，反复辊轧3-5次，得到碳纤维均匀分布的厚度0.4-0.6mm的轧膜；
步骤4：温压成型
将步骤3所得轧膜捏碎成轧片后温压成型，脱模后得到碳预制素坯；
步骤5：烧结
将步骤4所得碳预制素坯置入烧结炉中，在氮气气氛下，缓慢升温至1200℃并保温24-50h，随后冷却至室温制得烧结碳基体；
步骤6：浸渍
将步骤5所得烧结碳基体装入浸渍罐中，将罐体抽真空度至-0.09MPa以上，抽真空结束后向罐内加入170℃的煤沥青，随后用氮气对沥青液面加压，在0.4-0.5MPa下加压2h；
步骤7：重复步骤5的烧结和步骤6的浸渍过程2-3次，得到最终的碳基体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤1中，所述硝酸溶液的质量浓度为15％，所述盐酸多巴胺溶液的浓度为10-3mol/L。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于各组分按质量百分比构成如下：
碳纤维8-15wt％，沥青焦43-52wt％，石墨8-10wt％，氧化铁1wt％，硬脂酸1wt％，炭黑2wt％，高温沥青28wt％。
5.根据权利要求2或4所述的制备方法，其特征在于
所述石墨包括人造石墨和鳞片石墨，人造石墨和鳞片石墨的质量比为5-7：3。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤1中，所述亲油性表面活性剂为磷脂酰乙醇胺，其添加体积为盐酸多巴胺溶液体积的1％。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤4中，所述温压成型是在10MPa、120℃下温压成型20min。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤5中，烧结炉的升温速率为3-8℃/h。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：
步骤6中，煤沥青添加至液面高度超过碳基体10cm以上。
CN201910751826.4A 2019-08-15 2019-08-15 一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法 Active CN110436950B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910751826.4A CN110436950B (zh) 2019-08-15 2019-08-15 一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910751826.4A CN110436950B (zh) 2019-08-15 2019-08-15 一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110436950A true CN110436950A (zh) 2019-11-12
CN110436950B CN110436950B (zh) 2022-02-08

Family

ID=68435633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910751826.4A Active CN110436950B (zh) 2019-08-15 2019-08-15 一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110436950B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113336565A (zh) * 2021-07-21 2021-09-03 西南交通大学 一种中间相碳微球增强碳基受电弓滑板及其制备方法
CN114105666A (zh) * 2021-12-13 2022-03-01 西南交通大学 一种仿树-根结构增强碳基复合材料及其制备方法
CN114438363A (zh) * 2021-12-28 2022-05-06 安徽锦美碳材科技发展有限公司 一种直接成型的泡沫铜碳基体复合材料电靴生产方法
CN114634368A (zh) * 2022-05-13 2022-06-17 浙江星辉新材料科技有限公司 一种高密度碳纤维板材及其制备方法
CN114956847A (zh) * 2022-05-09 2022-08-30 合肥工业大学 一种针状焦增强纯碳受电弓碳滑板的制备方法
CN115894032A (zh) * 2022-12-09 2023-04-04 合肥工业大学 一种Ti3AlC2增强碳基受电弓滑板的制备方法
CN116283333A (zh) * 2023-05-18 2023-06-23 西南交通大学 一种磺化石墨烯增强碳基复合材料及其制备方法和应用
CN117263706A (zh) * 2023-10-07 2023-12-22 湖北东南佳新材料有限公司 一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830723A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 湖南大学 一种受电弓滑板炭/炭复合材料的制备方法
CN201908051U (zh) * 2010-11-02 2011-07-27 无锡中强电碳有限公司 一种生产碳-碳复合材料的专用装置
CN103572591A (zh) * 2013-11-15 2014-02-12 复旦大学 一种对碳纤维进行表面改性的方法
CN103864429A (zh) * 2014-03-21 2014-06-18 天津锦美碳材科技发展有限公司 一种铁路机车用受电弓滑板材料及其制备方法
CN106631083A (zh) * 2016-09-30 2017-05-10 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种受电弓滑板用短切碳纤维增强碳/碳复合材料的制备方法
CN107021772A (zh) * 2017-04-17 2017-08-08 武汉理工大学 一种碳纤维增强受电弓碳滑板的制备方法
CN107081915A (zh) * 2017-03-30 2017-08-22 西南交通大学 一种镀银碳纤维增强碳基受电弓滑板
CN109574696A (zh) * 2019-01-25 2019-04-05 西南交通大学 一种高强度耐电弧受电弓滑板材料及其制备方法
CN110016807A (zh) * 2019-05-07 2019-07-16 南昌航空大学 一种碳纤维表面功能化的表面改性方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101830723A (zh) * 2010-04-30 2010-09-15 湖南大学 一种受电弓滑板炭/炭复合材料的制备方法
CN201908051U (zh) * 2010-11-02 2011-07-27 无锡中强电碳有限公司 一种生产碳-碳复合材料的专用装置
CN103572591A (zh) * 2013-11-15 2014-02-12 复旦大学 一种对碳纤维进行表面改性的方法
CN103864429A (zh) * 2014-03-21 2014-06-18 天津锦美碳材科技发展有限公司 一种铁路机车用受电弓滑板材料及其制备方法
CN106631083A (zh) * 2016-09-30 2017-05-10 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种受电弓滑板用短切碳纤维增强碳/碳复合材料的制备方法
CN107081915A (zh) * 2017-03-30 2017-08-22 西南交通大学 一种镀银碳纤维增强碳基受电弓滑板
CN107021772A (zh) * 2017-04-17 2017-08-08 武汉理工大学 一种碳纤维增强受电弓碳滑板的制备方法
CN109574696A (zh) * 2019-01-25 2019-04-05 西南交通大学 一种高强度耐电弧受电弓滑板材料及其制备方法
CN110016807A (zh) * 2019-05-07 2019-07-16 南昌航空大学 一种碳纤维表面功能化的表面改性方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113336565A (zh) * 2021-07-21 2021-09-03 西南交通大学 一种中间相碳微球增强碳基受电弓滑板及其制备方法
CN114105666A (zh) * 2021-12-13 2022-03-01 西南交通大学 一种仿树-根结构增强碳基复合材料及其制备方法
CN114438363A (zh) * 2021-12-28 2022-05-06 安徽锦美碳材科技发展有限公司 一种直接成型的泡沫铜碳基体复合材料电靴生产方法
CN114956847A (zh) * 2022-05-09 2022-08-30 合肥工业大学 一种针状焦增强纯碳受电弓碳滑板的制备方法
CN114634368A (zh) * 2022-05-13 2022-06-17 浙江星辉新材料科技有限公司 一种高密度碳纤维板材及其制备方法
CN114634368B (zh) * 2022-05-13 2022-08-23 浙江星辉新材料科技有限公司 一种高密度碳纤维板材及其制备方法
CN115894032A (zh) * 2022-12-09 2023-04-04 合肥工业大学 一种Ti3AlC2增强碳基受电弓滑板的制备方法
CN115894032B (zh) * 2022-12-09 2023-07-25 合肥工业大学 一种Ti3AlC2增强碳基受电弓滑板的制备方法
CN116283333A (zh) * 2023-05-18 2023-06-23 西南交通大学 一种磺化石墨烯增强碳基复合材料及其制备方法和应用
CN116283333B (zh) * 2023-05-18 2023-08-04 西南交通大学 一种磺化石墨烯增强碳基复合材料及其制备方法和应用
CN117263706A (zh) * 2023-10-07 2023-12-22 湖北东南佳新材料有限公司 一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法
CN117263706B (zh) * 2023-10-07 2024-05-14 湖北东南佳新材料有限公司 一种耐磨低电阻碳材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110436950B (zh) 2022-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110436950A (zh) 一种高组分碳纤维的碳/碳复合受电弓滑板材料的制备方法
CN105272254B (zh) 一种受电弓碳滑板材料的制备方法
CN105236983B (zh) 一种采用新工艺制备高速列车受电弓滑板碳滑板的方法
CN104649700B (zh) 一种受电弓碳滑板及其制造方法
CN104926347B (zh) 高速铁路动车组用受电弓滑板复合材料及其制备方法
TWI338611B (en) Manufacture of carbon/carbon composites by hot pressing
CN105152674B (zh) 石墨烯改性炭/炭复合材料受电弓滑板的制备方法
CN109181178A (zh) 一种高导热聚四氟乙烯复合膜材料的制备方法
CN102952963B (zh) 一种碳纳米管增强碳铝铜复合材料滑板的制备方法
CN101956776A (zh) 一种含纳米材料的高强度汽车制动摩擦片及其生产方法
CN101544497A (zh) 碳石墨复合材料的生产方法
US20210262076A1 (en) Graphene copper pantograph pan material for high-speed trains and preparation method thereof
CN110066972B (zh) 一种C/C-Ni-Cu复合材料及其制备方法和应用
CN106698414A (zh) 一种制备特种石墨材料的原料组合物和方法
CN107986788A (zh) 一种等静压石墨的制备方法
CN101747039A (zh) 一种高强高密各向同性炭滑板的制备方法
JPWO2003068707A1 (ja) 耐酸化性炭素繊維強化炭素複合材料及びその製造方法
CN107879741A (zh) 一种新型受电弓纯碳滑条材料的制备方法
CN102925740A (zh) 一种以镀铜Ti3AlC2增强受电弓滑板材料的制备方法
CN104494447A (zh) 一种采用冷等静压工艺制备电力机车(含高速列车)受电弓滑板复合材料炭芯的方法
CN101619426A (zh) 碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法
CN101659550B (zh) 一种浸金属用炭/石墨材料的制备方法
CN106396681A (zh) 一种高导热石墨材料的制作方法
CN101613079A (zh) 碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法
CN111269021B (zh) 铜铁碳复合滑板及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant