CN115257078B - 轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体及其制备方法，包括(1)采用碳纤维，高残碳有机纤维，或碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维制备纤维布和低密度网胎；(2)将纤维布进行叠层，或将纤维布和低密度网胎进行共同叠层后，形成承载区；(3)将纤维布和低密度网胎进行共同叠层后形成的叠层体铺放于承载区表面，形成与承载区连接的过渡区；(4)将低密度网胎进行叠层后形成的叠层体铺放于在过渡区表面，形成与过渡区连接的隔热区；承载区、过渡区和隔热区组成本发明增强体。本发明同时兼顾了隔热区的隔热性能和承载区的力学性能，各功能区之间材料及性能连续，有效提高了材料的综合性能，特别用于实现大尺寸异形构件的制造。

Description

轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体及其制备方法
技术领域
本发明属于航天热防护系统用无机多功能材料技术领域，特别涉及一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体及其制备方法。
背景技术
可重复使用航天飞行器对耐高温的轻质防隔热一体化热防护材料提出了越来越明确的需求，传统的陶瓷纤维增强热防护材料由于耐温低而无法在超过1500℃的场合应用，以碳纤维为增强体的轻质防隔热一体化热防护材料(CN201710312315.3和CN201810684577.7)得到了发展，在这类新型轻质耐高温热防护材料中，碳纤维增强体采用了分区功能化，即碳纤维含量在厚度方向上不是均匀分布的，在底层隔热区采用了低体积含量的碳纤维多孔体，表层承载区采用了高体积含量的碳纤维多孔体，两功能区之间为体积含量梯度过渡的碳纤维多孔体过渡区，各功能区之间通过针刺方法在厚度方向上形成层间连接的碳纤维，实现碳纤维增强体的一体化。分区功能一体化的碳纤维增强体为耐1500℃以上的轻质防隔热一体化热防护材料的应用提供了有效的增强体，可以实现2000℃以上的防隔热服役。
现有技术的轻质防隔热一体化热防护材料采用全碳纤维增强体，即各个功能区中的纤维均全部采用碳纤维，包括碳布、网胎等。碳纤维的特点是高温稳定性好，但工艺性差，隔热效果差。在采用针刺工艺方法实现厚度方向上的纤维增强时，碳纤维容易发生断裂而很难实现较低体积密度(小于0.15g/cm3)和较高体积密度(大于1.0g/cm3)功能区增强体的制备，并且获得的体积密度在0.10～1.0g/cm3范围内的碳纤维增强体的层间结合也较弱，在形成异形结构的材料时容易发生层间破坏。热防护材料的性能与碳纤维增强体的体积密度、层间结合强度等密切相关：碳纤维增强体体积密度越低，材料的隔热性能就越高；体积密度越高，材料的承载性能就越高；层间性能越高，材料的一体化性能就越好，材料的可重复使用性能就越好，越容易实现异形构件的制造。因此，降低隔热区的碳纤维体积密度、提高承载区的碳纤维体积密度、强化各功能区内部和之间的结合性能，是提升分区功能的轻质防隔热一体化热防护材料综合性能、实现大尺寸异形构件制造的关键，而目前的技术无法达到这些目的，需要采用新的技术方法进行突破。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体及其制备方法，本发明承载区、过渡区和隔热区的体积密度依次减小，承载区、过渡区和隔热区组成本发明轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体。本发明以碳纤维和有机纤维为原料，同时兼顾了隔热区的隔热性能和承载区的力学性能，各功能区之间材料及性能连续，有效提高了材料的综合性能，特别用于实现大尺寸异形构件的制造。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用碳纤维，高残碳有机纤维，或碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维制备纤维布和低密度网胎；所述高残碳有机纤维的残碳率不低于40％；所述低密度网胎为密度在0.05～0.2g/cm3范围内的纤维毡体；
(2)将纤维布进行叠层，或将纤维布和低密度网胎进行共同叠层后，通过针刺工艺形成承载区；
(3)将纤维布和低密度网胎进行共同叠层后形成的叠层体铺放于承载区表面，通过针刺工艺形成与承载区连接的过渡区；或使纤维布和低密度网胎在承载区表面进行叠层，通过针刺工艺形成与承载区连接的过渡区；
(4)将低密度网胎进行叠层后形成的叠层体铺放于在过渡区表面，通过针刺工艺形成与过渡区连接的隔热区；或使低密度网胎在过渡区表面进行叠层，通过针刺工艺形成与过渡区连接的隔热区；
所述承载区、过渡区和隔热区的体积密度依次减小，承载区、过渡区和隔热区组成轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体。
进一步的，所述步骤(1)中，碳纤维为聚丙烯腈级碳纤维，沥青基碳纤维或黏胶基碳纤维中的一种或一种以上组合；高残碳有机纤维为1000℃～2000℃高温热处理后仍保持连续的有机纤维；高残碳有机纤维为碳纤维的原丝或预氧丝；碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维为体积比为1：1.2～0.1的碳纤维与高残碳有机纤维混合物；
所述步骤(1)中，纤维布为无维布，单向布，展宽布，平纹布或锻纹布中的一种或一种以上组合。
进一步的，所述步骤(2)中，当将纤维布和低密度网胎进行共同叠层时，低密度网胎的体积含量不超过纤维布和低密度网胎总体积的40％。
进一步的，所述步骤(2)中的纤维布为碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维布，或为碳纤维布和高残碳有机纤维布的组合；
当采用碳纤维布和高残碳有机纤维布的组合进行叠层，或将碳纤维布和高残碳有机纤维布的组合与低密度网胎进行共同叠层时，碳纤维布和高残碳有机纤维布采用交替叠层方式。
进一步的，所述步骤(2)形成的承载区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1.2～0.1；
所述步骤(2)形成的承载区的体积密度为1.3～0.6g/cm3，厚度为2～10mm。
进一步的，所述步骤(3)中的纤维布为碳纤维布或碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维布；所述步骤(3)中的低密度网胎为碳纤维低密度网胎，碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维低密度网胎，或碳纤维低密度网胎和高残碳有机纤维低密度网胎的组合。
进一步的，所述步骤(3)中过渡区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1.5～0，过渡区的体积密度为0.8～0.2g/cm3，过渡区的厚度为1～4mm；
所述过渡区的碳纤维和高残碳有机纤维的体积比，以及体积密度由靠近承载区一侧至靠近隔热区一侧由大到小梯度过渡。
进一步的，所述步骤(4)中低密度网胎为碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维低密度网胎，或为碳纤维低密度网胎和高残碳有机纤维低密度网胎的组合，或为碳纤维低密度网胎和碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维低密度网胎的组合。
进一步的，所述步骤(4)所形成的隔热区中，碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1.5～0.1，隔热区的体积密度为0.3～0.05g/cm3，隔热区的厚度为20～50mm。
一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体，采用上述一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法得到。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明创新性的采用碳纤维和高残碳有机纤维混杂体针刺形成功能分区一体化的纤维增强预制体，有机纤维具有良好的勾结性能，针刺过程中有机纤维不易断裂，可在层间实现较多的纤维增强，实现增强体厚度方向上更为优异的结合性能，进而为大尺寸异形构件的无层裂制造提供了条件，同时，碳纤维的存在避免增强体在高温下处理时有机纤维过度收缩造成变形，为大尺寸异形构件的外形保持提供了技术保障；
(2)本发明分别设计了承载区、过渡区和隔热区中所用材料，通过不同材料的组合达到了最优的性能，利用有机纤维网胎可以最大程度降低体积密度的特点，与碳纤维混杂制成超低体积密度隔热区，实现热防护材料隔热性能的明显提升；利用高残炭有机纤维与碳纤维混杂，通过针刺制备了承载区，实现热防护材料力学性能的明显提升；利用高残炭有机纤维与碳纤维梯度混杂，将过渡区设计为梯度结构，可以使隔热性能及力学性能稳定过渡，实现热防护材料单位厚度效能的提升，提高了增强体的一体化综合性能；
(3)本发明纤维增强预制体可用于热防护材料的制备，在后续热防护材料制备的高温过程中，高残碳有机纤维转化为与有机丝一样连续的碳纤维，能够实现轻质防隔热一体化热防护材料的高温稳定应用；
(4)本发明采用高残碳有机纤维制成网胎，或采用碳纤维和高残碳有机纤维混杂制成网胎时，可以获得更低的网胎密度，有效降低叠层后针刺形成的隔热区的密度，进而提高轻质防隔热一体化热防护材料的隔热性能；
(5)本发明采用碳纤维布与高残碳有机纤维布叠层，或碳纤维混杂高残碳有机纤维布叠层，针刺后可以形成体积密度更高的承载区，高温热处理后承载区的碳纤维含量可明显提升，承载区的力学性能可明显提升；
(6)本发明过渡层中采用高残碳有机纤维的混杂，可实现大梯度过渡层的制备，通过减少过渡层的厚度，实现轻质防隔热一体化热防护材料单位厚度效能的提升。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体实现方法，步骤包括：
(1)以碳纤维和高残碳有机纤维为原材料，分别制成纤维布或低密度网胎，或将碳纤维和高残碳有机纤维混杂后制成纤维布或低密度网胎；
优选的，碳纤维为聚丙烯腈级碳纤维，沥青基碳纤维或黏胶基碳纤维中的一种或几种；高残碳有机纤维为残碳率不低于40％、1000℃～2000℃高温热处理后仍保持连续的有机纤维，高残碳有机纤维可以为碳纤维的原丝或预氧丝。
优选的，纤维布可以为无维布，单向布，展宽布，平纹布或锻纹布中的一种或几种；
优选的，低密度网胎为密度在0.05～0.2g/cm3范围内的纤维毡体。
优选的，碳纤维和高残碳有机纤维混杂是指碳纤维与高残碳有机纤维按照体积比为1：(1.2～0.1)混合均匀。
(2)以纤维布进行叠层，或在纤维布中引入少量低密度网胎后进行叠层，通过针刺方法形成轻质防隔热一体化热防护材料增强体的高密度承载区；
优选的，可以采用碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维布进行叠层，也可以采用碳纤维布和高残碳有机纤维布交替进行叠层，纤维布叠层过程中引入的低密度网胎的体积含量不超过低密度网胎与纤维布总体积的40％。
优选的，高密度承载区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：(1.2～0.1)，体积密度在1.3～0.6g/cm3范围内，厚度在2～10mm范围内；
(3)在高密度承载区表面铺放纤维布和低密度网胎叠层体，通过针刺工艺形成过渡区；
优选的，过渡区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：(1.5～0)，厚度在1～4mm范围内，体积密度在0.8～0.2g/cm3范围内梯度过渡，靠近承载区一侧高残碳有机纤维含量及体积密度和承载区接近，远离承载区一侧高残碳有机纤维含量及体积密度和隔热区接近。过渡区具有大梯度过渡结构特征，即单位厚度内体积密度变化大，单位厚度内体积密度变化量可达0.6g/cm3。
优选的，本步骤中的层叠体可以为碳纤维布与低密度网胎的层叠体，也可以为碳纤维/高残碳有机纤维混杂布与低密度网胎的层叠体，低密度网胎为碳纤维低密度网胎，或为碳纤维/高残碳有机纤维混杂的低密度网胎。
(4)在过渡层表面铺放低密度网胎叠层体，通过针刺工艺形成低密度隔热区，获得轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体。
优选的，低密度隔热区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：(1.5～0.1)，体积密度在0.3～0.05g/cm3范围内，厚度在20～50mm范围内；
优选的，低密度网胎叠层体可以是碳纤维低密度网胎与高残碳有机纤维低密度网胎层叠体，可以是碳纤维/高残碳有机纤维的混杂低密度网胎层叠体，也可以是碳纤维低密度网胎与碳纤维/高残碳有机纤维的混杂低密度网胎的层叠体。
轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体是包含低密度隔热区、梯度结构过渡区和高密度承载区的功能分区一体化高残碳有机纤维混杂的碳纤维增强体。采用高残碳有机纤维与碳纤维混杂制成网胎叠层，或将高残碳有机纤维网胎与碳纤维网胎层叠，或将碳纤维低密度网胎和碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维低密度网胎层叠，然后针刺形成隔热区；交替叠层碳纤维布和高残碳有机纤维布，或层叠高残碳有机纤维/碳纤维混杂布，或在纤维布中引入少量低密度网胎，然后针刺形成承载区；在隔热区和承载区之间的纤维布叠层中间施加梯度含量纤维网胎，形成密度梯度过渡的过渡区。通过针刺工艺实现隔热区、过渡区和承载区的一体化，形成轻质防隔热一体化热防护材料的碳纤维增强体。
实施例1：
(1)以体积比为1：1的T300级碳纤维和聚丙烯腈有机纤维(残碳率大于42％)为原材料，制备成混杂纤维单向布和密度约0.06g/cm3的混杂纤维低密度网胎。
(2)将混杂纤维布叠层，通过针刺工艺形成轻质防隔热一体化热防护材料增强体的高密度承载区，高密度承载区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1，体积密度约0.9g/cm3，厚度约5mm；
(3)在高密度承载区一侧表面铺放混杂纤维布和混杂纤维低密度网胎，形成叠层体，通过针刺工艺在承载区表面形成具有梯度结构特征的过渡区。过渡区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1，厚度约3mm，体积密度在0.8～0.2g/cm3范围内梯度过渡，其中靠近承载区的体积密度高，远离承载区的方向上体积密度逐渐降低。
(4)在过渡区表面将混杂纤维低密度网胎叠层后针刺，形成厚度约40mm、体积密度约0.09g/cm3，碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1的低密度隔热区。获得功能分区一体化的轻质防隔热一体化热防护材料用碳纤维增强体。
采用本实施例获得的轻质防隔热一体化热防护材料用碳纤维增强体为骨架体，通过碳覆层固定和强化，再通过碳化硅覆层氧化防护和增强，最后在表面制备耐高温的Zr-Mo-Si陶瓷涂层后，对热防护材料的性能进行分析，发现与纯T300级碳纤维骨架经上述同样处理后获得的最优材料相比，本实施例所得增强体材料隔热区的热导率降低20％以上(热导率由0.33W/mK降低到了0.263W/mK)，隔热性能显著提升；承载区力学性能提升30％以上(拉伸强度由90MPa提升到了117.5MPa)，材料层间结合性能提升15％以上(层间拉伸强度由0.28MPa提升到了0.323MPa)。利用本实施例方式实现了500mm量级大尺寸异形构件的制备，而采用现有技术制备该构件时，发生了层间开裂。说明本发明技术获得的增强体比现有技术具有明显的优势。
实施例2：
(1)以黏胶基碳纤维和黏胶基碳纤维预氧丝(有机纤维，残碳率大于40％)为原材料，分别制备碳纤维布、碳纤维低密度网胎(密度约0.12g/cm3)和有机纤维布(无维布)、有机纤维低密度网胎(密度约0.10g/cm3)。
(2)以碳纤维布和有机纤维布叠层，通过针刺方法形成轻质防隔热一体化热防护材料增强体的高密度承载区，高密度承载区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：0.8，体积密度约1.0g/cm3，厚度约3mm。
(3)在高密度承载区一侧表面铺放碳纤维布、碳纤维网胎和有机纤维网胎，形成层叠体，通过针刺工艺在承载区表面形成具有梯度结构特征的过渡区。过渡区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：(0.8～0.2)，厚度约3mm范围内，体积密度在0.8～0.2g/cm3范围内梯度过渡，其中靠近承载区的密度高，有机纤维体积含量低(约为16.7％)，远离承载区的方向上密度逐渐降低，有机纤维体积含量增加。
(4)在过渡区表面将碳纤维低密度网胎和有机纤维低密度网胎交替叠层后针刺，形成厚度约50mm、体积密度约0.1g/cm3，碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1的低密度隔热区。获得功能分区一体化的轻质防隔热一体化热防护材料用碳纤维增强体。
采用本实施例获得的轻质防隔热一体化热防护材料用碳纤维增强体为骨架体，通过碳覆层固定和强化，再通过碳化硅覆层氧化防护和增强，最后在表面制备耐高温的Zr-C/Mo-Si陶瓷涂层后，对热防护材料的性能进行分析，发现与纯黏胶基级碳纤维骨架经上述同样处理后获得的最优材料相比，本实施例材料隔热区的热导率低15％以上(热导率由0.31W/mK降低到了0.263W/mK)，隔热性能显著提升；承载区力学性能提升25％以上(拉伸强度由60MPa提升到了75.1MPa)，材料层间结合性能提升20％以上(层间拉伸强度由0.25MPa提升到了0.302MPa)。说明本发明技术获得的增强体具有比现有技术明显的优势。
实施例3：
(1)以中间相沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维及聚丙烯腈有机纤维(残碳率大于45％)为原材料，分别制备中间相沥青基碳纤维八枚锻纹布(记作MPf-C)、黏胶基碳纤维无维布(记作NJf-C)、聚丙烯腈有机纤维无维布(记作PAN-C)、黏胶基碳纤维低密度网胎(记作NJf-W，密度约0.10g/cm3)和聚丙烯腈有机纤维低密度网胎(记作PAN-W，密度约0.08g/cm3)。
(2)以MPf-C碳纤维布、PAN-C有机纤维布和PAN-W低密度网胎叠层，通过针刺方法形成轻质防隔热一体化热防护材料增强体的高密度承载区，高密度承载区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：0.5，体积密度约1.1g/cm3，厚度约6mm。
(3)在高密度承载区一侧表面铺放NJf-C碳纤维布和NJf-W碳纤维网胎，形成层叠体，通过针刺工艺在承载区表面形成具有梯度结构特征的过渡区。过渡区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：0，厚度约2mm范围内，体积密度在0.8～0.5g/cm3范围内梯度过渡，其中靠近承载区的密度高，远离承载区的方向上密度逐渐降低。
(4)在过渡区表面将NJf-W碳纤维低密度网胎和PAN-W有机纤维低密度网胎交替叠层后针刺，形成厚度约40mm、体积密度约0.11g/cm3，碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：0.6的低密度隔热区。获得功能分区一体化的轻质防隔热一体化热防护材料用碳纤维增强体。
采用本实施例获得的轻质防隔热一体化热防护材料用碳纤维增强体为骨架体，通过碳覆层固定和强化，再通过碳化硅覆层氧化防护和增强，最后在表面制备耐高温的Hf-Ti-B-C陶瓷涂层后，对热防护材料的性能进行分析，发现与类似体系纯碳纤维骨架经上述同样处理后获得的最优材料相比，本实施例例材料隔热区的热导率低21％以上(热导率由0.30W/mK降低到了0.235W/mK)，隔热性能显著提升；承载区力学性能提升26％以上(拉伸强度由95MPa提升到了120MPa)，材料层间结合性能提升23％以上(层间拉伸强度由0.24MPa提升到了0.296MPa)。说明本发明技术获得的增强体具有比现有技术明显的优势。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用碳纤维，高残碳有机纤维，或碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维制备纤维布和低密度网胎；所述高残碳有机纤维的残碳率不低于40％；所述低密度网胎为密度在0.05～0.2g/cm3范围内的纤维毡体；
(2)将纤维布进行叠层，或将纤维布和低密度网胎进行共同叠层后，通过针刺工艺形成承载区；
(3)将纤维布和低密度网胎进行共同叠层后形成的叠层体铺放于承载区表面，通过针刺工艺形成与承载区连接的过渡区；或使纤维布和低密度网胎在承载区表面进行叠层，通过针刺工艺形成与承载区连接的过渡区；
(4)将低密度网胎进行叠层后形成的叠层体铺放于在过渡区表面，通过针刺工艺形成与过渡区连接的隔热区；或使低密度网胎在过渡区表面进行叠层，通过针刺工艺形成与过渡区连接的隔热区；
所述承载区、过渡区和隔热区的体积密度依次减小，承载区、过渡区和隔热区组成轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体；
所述步骤(2)形成的承载区的体积密度为1.3～0.6g/cm3，厚度为2～10mm；
过渡区的体积密度为0.8～0.2g/cm3，过渡区的厚度为1～4mm；
隔热区的体积密度为0.3～0.05g/cm3，隔热区的厚度为20～50mm；
所述步骤(1)中，纤维布为无维布，单向布，展宽布，平纹布或锻纹布中的一种或一种以上组合；
所述步骤(2)中的纤维布为碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维布，或为碳纤维布和高残碳有机纤维布的组合；
所述步骤(3)中的纤维布为碳纤维布或碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维布；所述步骤(3)中的低密度网胎为碳纤维低密度网胎，碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维低密度网胎，或碳纤维低密度网胎和高残碳有机纤维低密度网胎的组合；
所述步骤(4)中低密度网胎为碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维低密度网胎，或为碳纤维低密度网胎和高残碳有机纤维低密度网胎的组合，或为碳纤维低密度网胎和碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维低密度网胎的组合。
2.根据权利要求1所述的一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，碳纤维为聚丙烯腈级碳纤维，沥青基碳纤维或黏胶基碳纤维中的一种或一种以上组合；高残碳有机纤维为1000℃～2000℃高温热处理后仍保持连续的有机纤维；高残碳有机纤维为碳纤维的原丝或预氧丝；碳纤维/高残碳有机纤维混杂纤维为体积比为1：1.2～0.1的碳纤维与高残碳有机纤维混合物。
3.根据权利要求1所述的一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，当将纤维布和低密度网胎进行共同叠层时，低密度网胎的体积含量不超过纤维布和低密度网胎总体积的40％。
4.根据权利要求1所述的一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法，其特征在于，当采用碳纤维布和高残碳有机纤维布的组合进行叠层，或将碳纤维布和高残碳有机纤维布的组合与低密度网胎进行共同叠层时，碳纤维布和高残碳有机纤维布采用交替叠层方式。
5.根据权利要求1所述的一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)形成的承载区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1.2～0.1。
6.根据权利要求1所述的一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中过渡区中碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1.5～0；
所述过渡区的碳纤维和高残碳有机纤维的体积比，以及体积密度由靠近承载区一侧至靠近隔热区一侧由大到小梯度过渡。
7.根据权利要求1所述的一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)所形成的隔热区中，碳纤维和高残碳有机纤维的体积比为1：1.5～0.1。
8.一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的一种轻质防隔热一体化热防护材料碳纤维增强体的制备方法得到。
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