CN114874022A - 一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法 - Google Patents

一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，包括以下步骤：步骤一：将碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体，采用改性编织体处理形成碳纤维编织体；步骤二：将碳纤维网胎体、碳纤维编织体分别编织形成网胎改性体与编织布改性体。本发明通过设计预制体筒的方式产出炭炭支撑环不仅可以节约成本，相比较树脂板材也减少了物料的浪费。预制体筒所需的原料费用显著低于树脂板。

Description

一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法
技术领域
本发明涉及炭炭支撑环技术领域，具体涉及一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法。
背景技术
炭/炭复合材料是一种炭纤维增强炭基体复合材料，具有密度低、比强度高、耐高温、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、结构可设计性强、耐腐蚀等优异性能而广泛应用于军工和民用领域，特别是随着技术进步、制造成本降低，在制造大规格产品和结构可设计性强等方面的优势，近些年炭/炭复合材料在大型单晶硅炉的热场部件上的应用非常广泛。
炭炭支撑环制备方法为树脂基板材经机加工切割成要求尺寸的炭炭支撑环，存在物料浪费，树脂基板材成本高的问题，同时制备的支撑环机械强度性能以及断裂韧性不能达到协调，因此需要确定一种制造成本降低的方式生产炭炭支撑环。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明提供了一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体，采用改性编织体处理形成碳纤维编织体；
步骤二：将碳纤维网胎体、碳纤维编织体分别编织形成网胎改性体与编织布改性体；
步骤三：将网胎改性体与编织布改性体交替铺层，叠加固定后针刺4-5圈，再用碳丝网格绕丝以达到紧固筒体，紧固筒体是用于避免厚度增加的过程中针刺次数多而出现分层现象，形成预制体筒；
步骤四：将制成的预制体筒表面进行喷涂催化改性液，喷涂结束，再进行CVD化学气相沉积，最后得到本发明的炭炭支撑环。
优选地，所述碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体的制备方法为；
S01：将碳纤维采用质子辐照处理10-20min，辐照功率为350-450W，辐照结束，然后进行溅射处理，得到碳纤维修复体；
S02：将碳纤维修复体置于3-5倍的碳纳米管复合膨润土改性液中搅拌处理1-2h，搅拌转速为350-450r/min，搅拌温度为65-75℃，搅拌结束，水洗、干燥，得到碳纤维网胎体。
优选地，所述溅射处理以氩气为工作气体，流量为70ml/min，溅射功率为100-150W，溅射真空度为2×10-3Pa。
优选地，所述碳纳米管复合膨润土改性液的制备方法为：
S101：将壳聚糖、海藻酸钠和去离子水案子重量比1:4:5混合，形成壳聚糖液，然后加入盐酸，调节pH至5.0，得到壳聚糖水溶液；
S102：10-20份碳纳米管送入到25-35份壳聚糖水溶液中搅拌混合充分，然后加入2-6份烷基磺酸钠、1-5份硫酸镧、1-3份羧甲基纤维素钠，于55-65℃下搅拌35-45min，搅拌转速为320-380r/min，搅拌结束，得到碳纳米管改性料；
S103：将膨润土置于310-350℃下反应10-20min，反应结束，自然冷却至室温；
S104：10-20份S103处理的膨润土加入到35-45份碳纳米管改性料中，然后超声分散处理，处理结束，水洗、干燥，得到碳纳米管复合膨润土改性液。
本发明的碳纤维网胎体采用碳纤维代替，产品的弯曲强度和弯曲模量均显著降低，同时碳纤维网胎体改性中碳纳米管复合膨润土改性液中未添加膨润土，产品的性能也发生变化；本发明采用催化改性液处理以及制备的方法不同，产品的性能均发生变差现象，采用本发明的方法，改进效果显著。
优选地，所述S104中超声分散处理的功率为300-350W,超声时间为20-30min。
优选地，所述碳纤维编织体的制备方法为：
将碳纤维置于3-6倍的改性液中超声分散处理，超声分散功率为100-200W，超声时间为10-20min，然后再采用去离子水洗涤，洗涤3-4次，得到碳纤维编织体。
优选地，所述改性液为5-10份偶联剂KH570、1-4份衣康酸和10-15份乙醇进行混合，然后加入1-3份双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，继续混合充分，得到改性液。
优选地，所述网胎改性体与编织布改性体交替铺层中编织布改性体的表面密度为210-240g/m2，厚度为0.15-0.35mm；网胎改性体的表面密度为180-210g/m2，厚度为0.20-0.30mm；其中交替铺层的具体操作步骤为：
将两层编织布改性体和中间一层网胎改性体层叠再进行针刺处理形成基本单元，将10-15个基本单元再采用后续的针刺4-5圈处理；
其中基本单元中编织布改性体的含量占比为65％；针刺密度为10-15针/cm3。
优选地，所述催化改性液为硫酸钴3-5份、钛酸钡1-4份、6-9份质量分数5％的氯化镧溶液。
本发明的发明人发现碳纤维网胎体改性中碳纳米管采用石墨烯代替，产品在腐蚀环境下，性能显著降低，因而石墨烯的代替并不利于产品再腐蚀环境下使用，同时产品中采用催化改性液处理，能够起到协配增效产品在腐蚀环境下的稳定性，进而提高了产品的应用效率，可能由于碳纳米管比表面积高，能够与催化改性液协配，增强产品的耐腐性能，而石墨烯片状结构，容易与膨润土层间距互穿，降低膨润土的空间面积，从而与催化改性液的协配效果显著降低，导致耐腐性能显著降低。
优选地，所述CVD化学气相沉积采用氮气进行处理，流量为55-65L/min；压力为1000-1500Pa，最后于350-450℃下处理10-20min，即可。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明通过设计预制体筒的方式产出炭炭支撑环不仅可以节约成本，相比较树脂板材也减少了物料的浪费。预制体筒所需的原料费用显著低于树脂板；炭炭支撑环的制备中，采用碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体，采用改性编织体处理形成碳纤维编织体；
碳纤维网胎体制备中，采用碳纤维经过质子辐照，使结构表面稀疏，通过溅射处理便于碳纳米管复合膨润土改性液对其进行修饰改性；
碳纳米管复合膨润土改性液以碳纳米管经过聚糖水溶液、烷基磺酸钠、硫酸镧、羧甲基纤维素钠改性制成的碳纳米管改性料，膨润土经过热处理后，片层间距增大，通过碳纳米管改性料改性后，膨润土与碳纳米管协配增效碳纤维网胎体，而两层编织布改性体和中间一层网胎改性体层叠再进行针刺处理形成基本单元，以网胎改性体为基体材料进行处理，而改进后的网胎与改性液处理的碳纤维编织体，制备的产品强度性能和断裂韧性性能得到改进；同时结合喷涂催化改性液、CVD化学气相沉积，制备的产品强度、断裂韧性和耐腐性能相比现有技术得到显著改进。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例的一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体，采用改性编织体处理形成碳纤维编织体；
步骤二：将碳纤维网胎体、碳纤维编织体分别编织形成网胎改性体与编织布改性体；
步骤三：将网胎改性体与编织布改性体交替铺层，叠加固定后针刺4-5圈，再用碳丝网格绕丝以达到紧固筒体，紧固筒体是用于避免厚度增加的过程中针刺次数多而出现分层现象，形成预制体筒；
步骤四：将制成的预制体筒表面进行喷涂催化改性液，喷涂结束，再进行CVD化学气相沉积，最后得到本发明的炭炭支撑环。
本实施例的碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体的制备方法为；
S01：将碳纤维采用质子辐照处理10-20min，辐照功率为350-450W，辐照结束，然后进行溅射处理，得到碳纤维修复体；
S02：将碳纤维修复体置于3-5倍的碳纳米管复合膨润土改性液中搅拌处理1-2h，搅拌转速为350-450r/min，搅拌温度为65-75℃，搅拌结束，水洗、干燥，得到碳纤维网胎体。
优选地，所述溅射处理以氩气为工作气体，流量为70ml/min，溅射功率为100-150W，溅射真空度为2×10-3Pa。
本实施例的碳纳米管复合膨润土改性液的制备方法为：
S101：将壳聚糖、海藻酸钠和去离子水案子重量比1:4:5混合，形成壳聚糖液，然后加入盐酸，调节pH至5.0，得到壳聚糖水溶液；
S102：10-20份碳纳米管送入到25-35份壳聚糖水溶液中搅拌混合充分，然后加入2-6份烷基磺酸钠、1-5份硫酸镧、1-3份羧甲基纤维素钠，于55-65℃下搅拌35-45min，搅拌转速为320-380r/min，搅拌结束，得到碳纳米管改性料；
S103：将膨润土置于310-350℃下反应10-20min，反应结束，自然冷却至室温；
S104：10-20份S103处理的膨润土加入到35-45份碳纳米管改性料中，然后超声分散处理，处理结束，水洗、干燥，得到碳纳米管复合膨润土改性液。
本实施例的S104中超声分散处理的功率为300-350W,超声时间为20-30min。
本实施例的碳纤维编织体的制备方法为：
将碳纤维置于3-6倍的改性液中超声分散处理，超声分散功率为100-200W，超声时间为10-20min，然后再采用去离子水洗涤，洗涤3-4次，得到碳纤维编织体。
本实施例的改性液为5-10份偶联剂KH570、1-4份衣康酸和10-15份乙醇进行混合，然后加入1-3份双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，继续混合充分，得到改性液。
本实施例的网胎改性体与编织布改性体交替铺层中编织布改性体的表面密度为210-240g/m2，厚度为0.15-0.35mm；网胎改性体的表面密度为180-210g/m2，厚度为0.20-0.30mm；其中交替铺层的具体操作步骤为：
将两层编织布改性体和中间一层网胎改性体层叠再进行针刺处理形成基本单元，将10-15个基本单元再采用后续的针刺4-5圈处理；
其中基本单元中编织布改性体的含量占比为65％；针刺密度为10-15针/cm3。
本实施例的催化改性液为硫酸钴3-5份、钛酸钡1-4份、6-9份质量分数5％的氯化镧溶液。
本实施例的CVD化学气相沉积采用氮气进行处理，流量为55-65L/min；压力为1000-1500Pa，最后于350-450℃下处理10-20min，即可。
实施例1.
本实施例的一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体，采用改性编织体处理形成碳纤维编织体；
步骤二：将碳纤维网胎体、碳纤维编织体分别编织形成网胎改性体与编织布改性体；
步骤三：将网胎改性体与编织布改性体交替铺层，叠加固定后针刺4圈，再用碳丝网格绕丝以达到紧固筒体，紧固筒体是用于避免厚度增加的过程中针刺次数多而出现分层现象，形成预制体筒；
步骤四：将制成的预制体筒表面进行喷涂催化改性液，喷涂结束，再进行CVD化学气相沉积，最后得到本发明的炭炭支撑环。
本实施例的碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体的制备方法为；
S01：将碳纤维采用质子辐照处理10min，辐照功率为350W，辐照结束，然后进行溅射处理，得到碳纤维修复体；
S02：将碳纤维修复体置于3倍的碳纳米管复合膨润土改性液中搅拌处理1h，搅拌转速为350r/min，搅拌温度为65℃，搅拌结束，水洗、干燥，得到碳纤维网胎体。
本实施例的溅射处理以氩气为工作气体，流量为70ml/min，溅射功率为100W，溅射真空度为2×10-3Pa。
本实施例的碳纳米管复合膨润土改性液的制备方法为：
S101：将壳聚糖、海藻酸钠和去离子水案子重量比1:4:5混合，形成壳聚糖液，然后加入盐酸，调节pH至5.0，得到壳聚糖水溶液；
S102：10份碳纳米管送入到25份壳聚糖水溶液中搅拌混合充分，然后加入2份烷基磺酸钠、1份硫酸镧、1份羧甲基纤维素钠，于55℃下搅拌35min，搅拌转速为320r/min，搅拌结束，得到碳纳米管改性料；
S103：将膨润土置于310℃下反应10min，反应结束，自然冷却至室温；
S104：10份S103处理的膨润土加入到35份碳纳米管改性料中，然后超声分散处理，处理结束，水洗、干燥，得到碳纳米管复合膨润土改性液。
本实施例的S104中超声分散处理的功率为300W,超声时间为20min。
本实施例的碳纤维编织体的制备方法为：
将碳纤维置于3倍的改性液中超声分散处理，超声分散功率为100W，超声时间为10min，然后再采用去离子水洗涤，洗涤3次，得到碳纤维编织体。
本实施例的改性液为5份偶联剂KH570、1份衣康酸和10份乙醇进行混合，然后加入1份双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，继续混合充分，得到改性液。
本实施例的网胎改性体与编织布改性体交替铺层中编织布改性体的表面密度为210g/m2，厚度为0.15mm；网胎改性体的表面密度为180g/m2，厚度为0.20mm；其中交替铺层的具体操作步骤为：
将两层编织布改性体和中间一层网胎改性体层叠再进行针刺处理形成基本单元，将10个基本单元再采用后续的针刺4圈处理；
其中基本单元中编织布改性体的含量占比为65％；针刺密度为10针/cm3。
本实施例的催化改性液为硫酸钴3份、钛酸钡1份、6份质量分数5％的氯化镧溶液。
本实施例的CVD化学气相沉积采用氮气进行处理，流量为55L/min；压力为1000Pa，最后于350℃下处理10min，即可。
实施例2.
本实施例的一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体，采用改性编织体处理形成碳纤维编织体；
步骤二：将碳纤维网胎体、碳纤维编织体分别编织形成网胎改性体与编织布改性体；
步骤三：将网胎改性体与编织布改性体交替铺层，叠加固定后针刺5圈，再用碳丝网格绕丝以达到紧固筒体，紧固筒体是用于避免厚度增加的过程中针刺次数多而出现分层现象，形成预制体筒；
步骤四：将制成的预制体筒表面进行喷涂催化改性液，喷涂结束，再进行CVD化学气相沉积，最后得到本发明的炭炭支撑环。
本实施例的碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体的制备方法为；
S01：将碳纤维采用质子辐照处理20min，辐照功率为450W，辐照结束，然后进行溅射处理，得到碳纤维修复体；
S02：将碳纤维修复体置于5倍的碳纳米管复合膨润土改性液中搅拌处理2h，搅拌转速为450r/min，搅拌温度为75℃，搅拌结束，水洗、干燥，得到碳纤维网胎体。
优选地，所述溅射处理以氩气为工作气体，流量为70ml/min，溅射功率为150W，溅射真空度为2×10-3Pa。
本实施例的碳纳米管复合膨润土改性液的制备方法为：
S101：将壳聚糖、海藻酸钠和去离子水案子重量比1:4:5混合，形成壳聚糖液，然后加入盐酸，调节pH至5.0，得到壳聚糖水溶液；
S102：20份碳纳米管送入到35份壳聚糖水溶液中搅拌混合充分，然后加入6份烷基磺酸钠、5份硫酸镧、3份羧甲基纤维素钠，于65℃下搅拌45min，搅拌转速为380r/min，搅拌结束，得到碳纳米管改性料；
S103：将膨润土置于350℃下反应20min，反应结束，自然冷却至室温；
S104：20份S103处理的膨润土加入到45份碳纳米管改性料中，然后超声分散处理，处理结束，水洗、干燥，得到碳纳米管复合膨润土改性液。
本实施例的S104中超声分散处理的功率为350W,超声时间为30min。
本实施例的碳纤维编织体的制备方法为：
将碳纤维置于6倍的改性液中超声分散处理，超声分散功率为200W，超声时间为20min，然后再采用去离子水洗涤，洗涤4次，得到碳纤维编织体。
本实施例的改性液为10份偶联剂KH570、4份衣康酸和15份乙醇进行混合，然后加入3份双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，继续混合充分，得到改性液。
本实施例的网胎改性体与编织布改性体交替铺层中编织布改性体的表面密度为240g/m2，厚度为0.35mm；网胎改性体的表面密度为210g/m2，厚度为0.30mm；其中交替铺层的具体操作步骤为：
将两层编织布改性体和中间一层网胎改性体层叠再进行针刺处理形成基本单元，将15个基本单元再采用后续的针刺5圈处理；
其中基本单元中编织布改性体的含量占比为65％；针刺密度为15针/cm3。
本实施例的催化改性液为硫酸钴5份、钛酸钡4份、9份质量分数5％的氯化镧溶液。
本实施例的CVD化学气相沉积采用氮气进行处理，流量为65L/min；压力为1500Pa，最后于450℃下处理20min，即可。
实施例3.
本实施例的一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体，采用改性编织体处理形成碳纤维编织体；
步骤二：将碳纤维网胎体、碳纤维编织体分别编织形成网胎改性体与编织布改性体；
步骤三：将网胎改性体与编织布改性体交替铺层，叠加固定后针刺4-5圈，再用碳丝网格绕丝以达到紧固筒体，紧固筒体是用于避免厚度增加的过程中针刺次数多而出现分层现象，形成预制体筒；
步骤四：将制成的预制体筒表面进行喷涂催化改性液，喷涂结束，再进行CVD化学气相沉积，最后得到本发明的炭炭支撑环。
本实施例的碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体的制备方法为；
S01：将碳纤维采用质子辐照处理15min，辐照功率为400W，辐照结束，然后进行溅射处理，得到碳纤维修复体；
S02：将碳纤维修复体置于4倍的碳纳米管复合膨润土改性液中搅拌处理1.5h，搅拌转速为400r/min，搅拌温度为70℃，搅拌结束，水洗、干燥，得到碳纤维网胎体。
优选地，所述溅射处理以氩气为工作气体，流量为70ml/min，溅射功率为125W，溅射真空度为2×10-3Pa。
本实施例的碳纳米管复合膨润土改性液的制备方法为：
S101：将壳聚糖、海藻酸钠和去离子水案子重量比1:4:5混合，形成壳聚糖液，然后加入盐酸，调节pH至5.0，得到壳聚糖水溶液；
S102：15份碳纳米管送入到30份壳聚糖水溶液中搅拌混合充分，然后加入4份烷基磺酸钠、3份硫酸镧、2份羧甲基纤维素钠，于60℃下搅拌40min，搅拌转速为350r/min，搅拌结束，得到碳纳米管改性料；
S103：将膨润土置于330℃下反应15min，反应结束，自然冷却至室温；
S104：15份S103处理的膨润土加入到40份碳纳米管改性料中，然后超声分散处理，处理结束，水洗、干燥，得到碳纳米管复合膨润土改性液。
本实施例的S104中超声分散处理的功率为325W,超声时间为25min。
本实施例的碳纤维编织体的制备方法为：
将碳纤维置于4.5倍的改性液中超声分散处理，超声分散功率为150W，超声时间为15min，然后再采用去离子水洗涤，洗涤3次，得到碳纤维编织体。
本实施例的改性液为7.5份偶联剂KH570、2.5份衣康酸和12.5份乙醇进行混合，然后加入2份双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，继续混合充分，得到改性液。
本实施例的网胎改性体与编织布改性体交替铺层中编织布改性体的表面密度为225g/m2，厚度为0.20mm；网胎改性体的表面密度为200g/m2，厚度为0.25mm；其中交替铺层的具体操作步骤为：
将两层编织布改性体和中间一层网胎改性体层叠再进行针刺处理形成基本单元，将12个基本单元再采用后续的针刺5圈处理；
其中基本单元中编织布改性体的含量占比为65％；针刺密度为13针/cm3。
本实施例的催化改性液为硫酸钴4份、钛酸钡2.5份、8份质量分数5％的氯化镧溶液。
本实施例的CVD化学气相沉积采用氮气进行处理，流量为60L/min；压力为1250Pa，最后于400℃下处理15min，即可。
对比例1：
与实施例3唯有不同的是碳纤维网胎体采用碳纤维代替。
对比例2：
与实施例3唯有不同的是碳纤维网胎体改性中碳纳米管复合膨润土改性液中未添加膨润土。
对比例3：
与实施例3唯有不同的是碳纤维网胎体改性中碳纳米管复合膨润土改性液中碳纳米管采用石墨烯代替。
对比例4：
与实施例3唯有不同的是碳纤维编织体改性液为7.5份偶联剂KH570。
对比例5：
与实施例3唯有不同的是未采用催化改性液处理。
对比例6：
与实施例3唯有不同的是催化改性液采用硫酸钴4份代替。
实施例1-3及对比例1-6产品的性能测试如下：
弯曲强度(MPa) 弯曲模量(GPa)
实施例1 142.5 15.21
实施例2 144.3 15.56
实施例3 147.1 15.98
对比例1 121.3 10.56
对比例2 132.5 12.56
对比例3 140.3 16.12
对比例4 139.8 14.23
对比例5 136.7 13.5
对比例6 138.9 14.2
从实施例1-3及对比例1-6中可看出；
碳纤维网胎体采用碳纤维代替，产品的弯曲强度和弯曲模量均显著降低，同时碳纤维网胎体改性中碳纳米管复合膨润土改性液中未添加膨润土，产品的性能也发生变化，此外，碳纳米管采用石墨烯代替，产品的弯曲模量增强；
本发明采用催化改性液处理以及制备的方法不同，产品的性能均发生变差现象，采用本发明的方法，改进效果显著。
将本发明的产品置于5％氯化钠、1％的氢氧化钠按照重量比3:1混合条件下放置1h，性能测试；
弯曲强度(MPa) 弯曲模量(GPa)
实施例1 141.3 15.02
实施例2 143.2 15.32
实施例3 146.3 15.65
对比例1 101.2 6.35
对比例2 125.3 9.21
对比例3 118.3 8.56
对比例4 128.4 12.12
对比例5 121.5 10.7
对比例6 127.3 11.5
从对比例1-6中看出，本发明碳纤维网胎体改性中碳纳米管采用石墨烯代替，产品在腐蚀环境下，性能显著降低，因而石墨烯的代替并不利于产品再腐蚀环境下使用，同时产品中采用催化改性液处理，能够起到协配增效产品在腐蚀环境下的稳定性，进而提高了产品的应用效率，可能由于碳纳米管比表面积高，能够与催化改性液协配，增强产品的耐腐性能，而石墨烯片状结构，容易与膨润土层间距互穿，降低膨润土的空间面积，从而与催化改性液的协配效果显著降低，导致耐腐性能显著降低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体，采用改性编织体处理形成碳纤维编织体；
步骤二：将碳纤维网胎体、碳纤维编织体分别编织形成网胎改性体与编织布改性体；
步骤三：将网胎改性体与编织布改性体交替铺层，叠加固定后针刺4-5圈，再用碳丝网格绕丝以达到紧固筒体，紧固筒体是用于避免厚度增加的过程中针刺次数多而出现分层现象，形成预制体筒；
步骤四：将制成的预制体筒表面进行喷涂催化改性液，喷涂结束，再进行CVD化学气相沉积，最后得到本发明的炭炭支撑环。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述碳纤维改性网胎体处理形成碳纤维网胎体的制备方法为；
S01：将碳纤维采用质子辐照处理10-20min，辐照功率为350-450W，辐照结束，然后进行溅射处理，得到碳纤维修复体；
S02：将碳纤维修复体置于3-5倍的碳纳米管复合膨润土改性液中搅拌处理1-2h，搅拌转速为350-450r/min，搅拌温度为65-75℃，搅拌结束，水洗、干燥，得到碳纤维网胎体。
3.根据权利要求2所述一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述溅射处理以氩气为工作气体，流量为70ml/min，溅射功率为100-150W，溅射真空度为2×10- 3Pa。
4.根据权利要求2所述一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述碳纳米管复合膨润土改性液的制备方法为：
S101：将壳聚糖、海藻酸钠和去离子水案子重量比1:4:5混合，形成壳聚糖液，然后加入盐酸，调节pH至5.0，得到壳聚糖水溶液；
S102：10-20份碳纳米管送入到25-35份壳聚糖水溶液中搅拌混合充分，然后加入2-6份烷基磺酸钠、1-5份硫酸镧、1-3份羧甲基纤维素钠，于55-65℃下搅拌35-45min，搅拌转速为320-380r/min，搅拌结束，得到碳纳米管改性料；
S103：将膨润土置于310-350℃下反应10-20min，反应结束，自然冷却至室温；
S104：10-20份S103处理的膨润土加入到35-45份碳纳米管改性料中，然后超声分散处理，处理结束，水洗、干燥，得到碳纳米管复合膨润土改性液。
5.根据权利要求4所述一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述S104中超声分散处理的功率为300-350W,超声时间为20-30min。
6.根据权利要求1所述一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述碳纤维编织体的制备方法为：
将碳纤维置于3-6倍的改性液中超声分散处理，超声分散功率为100-200W，超声时间为10-20min，然后再采用去离子水洗涤，洗涤3-4次，得到碳纤维编织体。
7.根据权利要求6所述一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述改性液为5-10份偶联剂KH570、1-4份衣康酸和10-15份乙醇进行混合，然后加入1-3份双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯，继续混合充分，得到改性液。
8.根据权利要求1所述一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述网胎改性体与编织布改性体交替铺层中编织布改性体的表面密度为210-240g/m2，厚度为0.15-0.35mm；网胎改性体的表面密度为180-210g/m2，厚度为0.20-0.30mm；其中交替铺层的具体操作步骤为：
将两层编织布改性体和中间一层网胎改性体层叠再进行针刺处理形成基本单元，将10-15个基本单元再采用后续的针刺4-5圈处理；
其中基本单元中编织布改性体的含量占比为65％；针刺密度为10-15针/cm3。
9.根据权利要求1所述的一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述催化改性液为硫酸钴3-5份、钛酸钡1-4份、6-9份质量分数5％的氯化镧溶液。
10.根据权利要求1所述的一种碳纤维预制体制备炭炭支撑环的方法，其特征在于，所述CVD化学气相沉积采用氮气进行处理，流量为55-65L/min；压力为1000-1500Pa，最后于350-450℃下处理10-20min，即可。
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