CN111302822A - 碳碳复合材料粘接剂及制备方法和粘结方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳碳复合材料粘接剂及制备方法和粘结方法，该碳碳复合材料粘接剂，由体积百分比25～30％硼硅陶瓷，体积百分比35～50％碳粉及20～35％甲醛溶液混合制得。所述硼硅陶瓷包括由有机树脂、碳化硼、二氧化硅、有机溶剂和氢氧化钠制成，基于所述硼硅陶瓷的总体积计算，质量体积比为15～30％的有机树脂、15～25％的碳化硼、20～30％的二氧化硅、35～45％的有机溶剂和5～10％的氢氧化钠。所述粘结方法包括对两碳碳复合材料的待粘接面进行打磨，涂覆粘结剂，烘箱烘干和高温真空感应炉高温处理步骤。该碳碳复合材料粘接剂及其粘结方法，可使碳碳复合材料的粘接面到达一定的原子结合，保证粘接强度，更能保证碳碳复合材料的各种优越性能基本不受影响。

Description

碳碳复合材料粘接剂及制备方法和粘结方法
技术领域
本发明属于碳碳复合材料制动领域，尤其涉及一种碳碳复合材料粘接剂及制备方法和粘结方法。
背景技术
碳碳复合材料是以碳为基体的碳纤维或石墨增强材料。由于碳碳复合材料具有重量轻、比强度高、比热大、摩擦系数稳定、随着温度升高，机械性能稳定等诸多优点。在国民经济的各个领域得到了广泛的应用，特别是在高温应用方面，其性能优越。因此，研究和开发碳碳复合材料具有很好的社会效益和经济效益。而碳碳复合材料之间的连接也成为研究的重要方面之一。
目前碳碳复合材料刹车材料制备技术已经基本成熟，先进军机和民航客机大都使用这种碳刹车盘。该产品作为刹车件磨损快，每年至少更换一次，需求量大。由于该产品生产设备要求高，技术难度大，属高新技术项目，一直由国外几家公司垄断，而我国民航所需备件缺口大，每年仅B757飞机需要花费3—5亿人民币外汇，进口这种碳刹车盘。经过几十年的努力，国内开发研制碳刹车盘工艺技术已臻成熟，我们已经成功地为多种军机和民机配套碳刹车盘，刹车性能满足各种试验，试飞要求。为了减少材料的浪费，我们提出对一次到寿的刹车盘维修的概念。目前的维修方案是对有钢夹的碳盘直接进行二合一铆接，但是对很多不带钢夹的碳盘就无法维修和再次使用。
发明内容
鉴于此，本发明旨在通过设计一种碳碳复合材料粘接剂及制备方法和粘结方法，用于将两个碳盘粘结在一起，从而提高碳盘的利用率，减少材料的浪费。
本发明采用的技术方案是：一种碳碳复合材料粘接剂，由以下组分混合制得：
硼硅陶瓷、碳粉和甲醛溶液，其体积百分比分别为25～30％、35～50％和20～35％。
进一步的，所述硼硅陶瓷由以下方法制得，将有机树脂、碳化硼和二氧化硅加入有机溶剂和NaOH混合溶液中充分搅拌，水浴加热至85～90℃反应1小时，然后自然冷却即可；所述有机树脂、碳化硼、二氧化硅、有机溶剂及NaOH溶液重量份数比为(15～30)：(15～25)：(20～30)：(35～45)：(5～10)；
优选的，所述甲醛溶液为浓度30％的甲醛溶液。所述有机树脂为酚醛树脂或呋喃树脂；所述二氧化硅的粒径45～70μm。
优选的，所述有机溶剂为苯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯三种有机溶剂中的任意一种。
本发明还公开了一种碳碳复合材料粘接剂的制备方法，包括以下步骤：
1)将有机树脂、碳化硼和二氧化硅加入有机溶剂和NaOH混合溶液中充分搅拌，水浴加热至85～90℃反应1小时，然后自然冷却即可；所述有机树脂、碳化硼、二氧化硅、有机溶剂及NaOH溶液重量份数比为100：(15～30)：(15～25)：(20～30)：(35～45)：(5～10)；
2)向硼硅陶瓷中加入甲醛溶液进行稀释，然后再加入碳粉做填料，充分搅拌得碳碳复合材料粘接剂，所述硼硅陶瓷的体积百分比含量25～30％，碳粉的体积百分比含量35～50％，甲醛溶液的体积百分比为20～35％。
本发明还公开了一种碳碳复合材料粘接剂的粘结方法，包括以下步骤：
S1：对两碳碳复合材料的待粘接面进行打磨，使待粘接面的表面粗糙度低于Ra3.2，冲洗干净烘干备用；
S2：在待粘接件的粘接面均匀涂刷碳碳复合材料粘接剂，然后把两碳碳复合材料的粘接面结合一起，用夹具夹紧固定；
S3：把上好夹具的粘接件放入烘箱，在120～200℃下固化2个小时；
S4：然后把粘接件放入高温真空感应炉里处理，处理温度1000～1200℃，保温1～2个小时；
S5：再自然冷却即可。
为提高粘结强度，所述步骤S1中还在两碳碳复合材料的待粘接面上加工有一组留胶槽。
本发明的有益效果：本发明的碳碳复合材料粘接剂及其粘结方法，可使碳碳复合材料的粘接面到达一定的原子结合，保证粘接强度，更能保证碳碳复合材料的各种优越性能基本不受影响。此技术用于碳/碳复合材料刹车盘的粘接正好解决了到寿刹车盘的维修问题。同时，该碳碳复合材料粘接剂及其粘结方法具有加工简单，成本低的优点。
以下将结合实施例，对本发明进行较为详细的说明。
具体实施方式
实施例：一种碳碳复合材料粘接剂及制备方法和粘结方法，用于两碳碳复合材料间的粘结，保证粘结后的碳碳复合材料的各项性能，从而提高碳碳复合材料的回收利用率。其中，该碳碳复合材料粘接剂，由体积百分比含量25～30％硼硅陶瓷，体积百分比含量35％～50％碳粉以及20～35％的甲醛溶液混合制得。
所述硼硅陶瓷包括由有机树脂、碳化硼、二氧化硅、有机溶剂和氢氧化钠制成，有机树脂为酚醛树脂或呋喃树脂，二氧化硅的粒度为45μm～70μm各组成重量份数比为：(15～30)：(15～25)：(20～30)：(35～45)：(5～10)。
所述硼硅陶瓷的具体制备方法如下：将有机树脂、碳化硼和二氧化硅加入有机溶剂和NaOH混合溶液中充分搅拌，水浴加热至85～90℃反应1小时，然后自然冷却即可。所述有机溶剂为苯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯三种有机溶剂中的任意一种。
上述碳碳复合材料粘接剂的制备方法，先用30％的甲醛溶液稀释硼硅陶瓷，然后按比例加入碳粉粉料作填料，充分搅拌均匀即可。
采用上述配方和方法获得的粘结剂粘结两碳碳复合材料的方法，包括以下步骤：
S1：对两碳碳复合材料的待粘接面进行打磨，具体采用磨床精磨待粘接面，使待粘接面的表面粗糙度低于Ra3.2，然后用铣刀在打磨后的待粘接面上加工一组留胶槽，所述留胶槽的深度优选0.05mm，留胶槽的作用为保持接触面平整，多余的碳碳复合材料粘接剂可以从留胶槽中自然溢出；加工完成后用清水清洗两碳碳复合材料，而后将两碳碳复合材料放入烘箱中以80℃～100℃进行烘干处理；
S2：在待粘接件的粘接面均匀涂刷碳碳复合材料粘接剂，然后把两碳碳复合材料的粘接面结合一起，用夹具夹紧固定；
S3：把上好夹具的粘接件放入烘箱，在120～200℃下固化2个小时；
S4：然后把粘接件放入高温真空感应炉里处理，处理温度1000～1200℃，保温1～2个小时；
S5：再自然冷却即可。
应用实例：对GoodrichB757飞机碳刹车盘分别按双面抗压缩、抗拉伸、抗弯曲、抗剪切强度的试验的要求加工成Φ12×22、10×8×110、90×12×8、55×55×6大小，用上述制备的碳碳复合材料粘接剂均匀涂抹在待粘结面上上，放入烘箱，在120～200℃下固化2个小时，然后把粘接样件放入高温真空感应炉里处理，处理温度1000～1200℃，保温1～2个小时，再自然冷却，取出对上述粘结的碳刹车盘进行检测。
对粘接试样分别做双面抗剪切强度、抗弯曲强度、抗压缩强度、抗拉伸强度、导热系数等试验，其结果如下表一。
表一：GoodrichB757飞机碳刹车盘粘接前、后性能比较
Figure BDA0002442210350000041
Figure BDA0002442210350000051
由表一可以看出，GoodrichB757飞机碳刹车盘粘接前、后力学物理性能及导热性能变化都不大，因此可以得出粘接剂满足碳刹车盘材料的需要，粘结后的刹车盘物理性能及导热性能没有受到改变。
用上述实施例制备的粘接剂对GoodrichB757飞机碳刹车盘材料加工成小样粘接试环，使用MM-1000摩擦试验机对小样粘接试环进行摩擦磨损性能试验。试验结果如表二。
表二：摩擦磨损性能试验结果
Figure BDA0002442210350000052
经过不同能力水平的115次模拟刹车试验，试环粘接层完好，刹车性能稳定。说明粘接剂及处理方法适合碳刹车盘材料的粘接。
以上对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种碳碳复合材料粘接剂，其特征在于由以下组分混合制得：
体积百分比含量25～30％硼硅陶瓷，体积百分比含量35～50％碳粉及20～35％甲醛溶液混合制得。
2.如权利要求1所述碳碳复合材料粘接剂，其特征在于：所述硼硅陶瓷由以下方法制得，将有机树脂、碳化硼和二氧化硅加入有机溶剂和NaOH混合溶液中充分搅拌，水浴加热至85～90℃反应1小时，然后自然冷却即可；所述有机树脂、碳化硼、二氧化硅、有机溶剂及NaOH溶液重量份数比为(15～30)：(15～25)：(20～30)：(35～45)：(5～10)。
3.如权利要求2所述碳碳复合材料粘接剂，其特征在于：所述有机树脂为酚醛树脂或呋喃树脂；所述二氧化硅的粒径45～70μm。
4.如权利要求2所述碳碳复合材料粘接剂，其特征在于：所述有机溶剂为苯乙烯、三氯乙烯、全氯乙烯三种有机溶剂中的任意一种。
5.一种碳碳复合材料粘接剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将有机树脂、碳化硼和二氧化硅加入有机溶剂和NaOH混合溶液中充分搅拌，水浴加热至85～90℃反应1小时，然后自然冷却即可；所述有机树脂、碳化硼、二氧化硅、有机溶剂及NaOH溶液重量份数比为100：(15～30)：(15～25)：(20～30)：(35～45)：(5～10)；
2)向硼硅陶瓷中加入甲醛溶液进行稀释，然后再加入碳黑做填料，充分搅拌得碳碳复合材料粘接剂，所述硼硅陶瓷的体积百分比含量25～30％，碳粉的体积百分比含量35～50％，甲醛溶液的体积百分比为20～35％。
6.一种碳碳复合材料粘接剂的粘结方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：对两碳碳复合材料的待粘接面进行打磨，使待粘接面的表面粗糙度低于Ra3.2，冲洗干净烘干备用；
S2：在待粘接件的粘接面均匀涂刷碳碳复合材料粘接剂，然后把两碳碳复合材料的粘接面结合一起，用夹具夹紧固定；
S3：把上好夹具的粘接件放入烘箱，在120～200℃下固化2个小时；
S4：然后把粘接件放入高温真空感应炉里处理，处理温度1000～1200℃，保温1～2个小时；
S5：再自然冷却即可。
7.如权利要求6所述碳碳复合材料粘接剂的粘结方法，其特征在于：所述步骤S1中还在两碳碳复合材料的待粘接面上加工有一组留胶槽。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112094448A (zh) * 2020-09-16 2020-12-18 合肥市丽红塑胶材料有限公司 一种改性废旧塑料及制备方法
CN115558446A (zh) * 2022-09-19 2023-01-03 湖南博云新材料股份有限公司 一种碳/碳飞机刹车半盘二合一用胶黏剂及其应用
CN116283335A (zh) * 2023-03-08 2023-06-23 中国航空制造技术研究院 一种SiC/SiC复合材料分体结构的连接方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1269390A (zh) * 2000-04-21 2000-10-11 中南工业大学 用于炭材料连接的粘接剂
CN1297013A (zh) * 1999-11-19 2001-05-30 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于粘接炭材料的粘结剂
CN1632344A (zh) * 2004-11-18 2005-06-29 陕西蓝太航空设备有限责任公司 碳/碳复合材料刹车盘粘结工艺方法
CN101671194A (zh) * 2009-09-23 2010-03-17 北京航空航天大学 一种炭基复合材料用高温粘接剂的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1297013A (zh) * 1999-11-19 2001-05-30 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于粘接炭材料的粘结剂
CN1269390A (zh) * 2000-04-21 2000-10-11 中南工业大学 用于炭材料连接的粘接剂
CN1632344A (zh) * 2004-11-18 2005-06-29 陕西蓝太航空设备有限责任公司 碳/碳复合材料刹车盘粘结工艺方法
CN101671194A (zh) * 2009-09-23 2010-03-17 北京航空航天大学 一种炭基复合材料用高温粘接剂的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
涂湘缃主编: "《实用防腐蚀工程施工手册》", 30 April 2000, 化学工业出版社 *
罗军明 等主编: "《工程材料及热处理》", 28 February 2018, 航空工业出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112094448A (zh) * 2020-09-16 2020-12-18 合肥市丽红塑胶材料有限公司 一种改性废旧塑料及制备方法
CN115558446A (zh) * 2022-09-19 2023-01-03 湖南博云新材料股份有限公司 一种碳/碳飞机刹车半盘二合一用胶黏剂及其应用
CN115558446B (zh) * 2022-09-19 2023-09-29 湖南博云新材料股份有限公司 一种碳/碳飞机刹车半盘二合一用胶黏剂及其应用
CN116283335A (zh) * 2023-03-08 2023-06-23 中国航空制造技术研究院 一种SiC/SiC复合材料分体结构的连接方法

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