本发明涉及涂层,尤其涉及一种用于碳碳复合材料的浸渍复合液。
背景技术:
1、碳碳复合材料是以碳纤维为增强体,碳或石墨为基体的复合材料。碳碳复合材料具有高强、高模、低密度、热膨胀系数小、抗热冲击和耐化学腐蚀等一系列优点。近年来,碳碳复合材料除了在航天领域广泛应用之外,凭借其优异的性能和综合性价比优势,在诸多民用高温领域也得到了大量的应用。例如,在光伏行业,主要用于坩埚外衬、保温筒及支撑件、结构件等:在氢化炉热场、直拉单晶热场、多晶铸锭热场、太阳能电池镀膜行业,主要用作产品工装。但是,现有碳碳复合材料的力学强度有待进一步提高。
技术实现思路
1、本发明目的在于提供一种用于碳碳复合材料的浸渍复合液,该用于碳碳复合材料的浸渍复合液使得碳碳纤维坯料的层间剪切强度大于45mpa,抗压强度大于220 mpa。同时提供一种用于上述碳碳复合材料的浸渍复合液的制备工艺。
2、为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种用于碳碳复合材料的浸渍复合液,碳碳纤维坯料经浸渍复合液浸泡处理后,在高压条件下加热后形成烘干碳碳纤维坯料,此烘干碳碳纤维坯料在高温下碳化形成所述碳碳复合材料,所述浸渍复合液由以下重量份的组分组成:
3、聚酰胺酸 100份,
4、邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂 8~15份,
5、稀释剂 300~500份,
6、碳化硅 40~70份,
7、碳粉 30~50份,
8、聚四甲基苯乙烯 3~6份,
9、铝酸酯类偶联剂 0.1~0.3份。
10、上述技术方案中进一步改进的技术方案如下:
11、1、上述方案中,所述碳化硅的粒径为30~200nm。
12、2、上述方案中,所述稀释剂为乙醇。
13、3、上述方案中,所述碳粉的尺寸为纳米级。
14、4、上述方案中,所述铝酸酯类偶联剂为铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯或者异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯。
15、为达到上述目的,本发明采用的制备工艺技术方案是:一种用于上述浸渍复合液的制备工艺,包括以下步骤:
16、步骤一、将聚酰胺酸100份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂8~15份、稀释剂300~500份在60℃~70℃混合加热搅拌得到混合溶液;
17、步骤二、将碳化硅40~70份、碳粉30~50份混合得到混合粉末;
18、步骤三、将混合粉末分散到混合溶液并加入聚四甲基苯乙烯2~6份、铝酸酯类偶联剂0.1~0.3份,搅拌获得所述浸渍复合液。
19、由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
20、本发明用于碳碳复合材料的浸渍复合液,其基于聚酰胺酸、碳化硅、碳粉进一步添加邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂、聚四甲基苯乙烯形成的浸渍复合液合液浸泡碳碳纤维坯料处理后,在高压条件下加热后形成烘干碳碳纤维坯料,此烘干碳碳纤维坯料在高温下碳化形成的碳碳复合材料提高了力学性能,层间剪切强度大于45mpa,抗压强度大于220mpa。
21、实施方式
22、通过下面给出的具体实施例可以进一步清楚地了解本专利,但它们不是对本专利的限定。
23、下面结合实施例对本发明作进一步描述:
24、实施例1~4:一种用于碳碳复合材料的浸渍复合液,碳碳纤维坯料经过以下步骤处理,具体如下:
25、步骤一、将碳碳纤维坯料浸泡于浸渍复合液中,浸泡时间4小时;
26、步骤二、将浸泡后的碳碳纤维坯料在抽真空的条件下烘干;
27、步骤三、将烘干碳碳纤维坯料在抽真空的条件下烘干;
28、步骤四、将烘干碳碳纤维坯料在5mpa的条件下升温到200℃,保温8小时后自然冷却;
29、步骤五、再将碳碳纤维坯料在惰性气体条件下逐步升温到900℃保温6小时后自然冷却,升温速率为25℃/h;
30、步骤六、再将处理后碳碳纤维坯料在惰性气体条件下逐步升温到2000℃保温6小时后自然冷却,从而获得碳碳复合材料,升温速率为50℃/h;
31、所述浸渍复合液由以下重量份的组分组成,如表1所示:
32、表1
33、 组分 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 聚酰胺酸 100份 100份 100份 100份 邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂 10份 12份 9份 14份 乙醇 350份 420份 350份 420份 碳化硅 50份 60份 50份 65份 碳粉 45份 35份 45份 35份 聚四甲基苯乙烯 5份 4份 3份 4份 铝酸酯类偶联剂 0.2份 0.1份 0.2份 0.15份
34、实施例1的碳化硅的粒径为50nm,碳粉的尺寸为纳米级,铝酸酯类偶联剂为铝酸三甲酯。
35、实施例2的碳化硅的粒径为75nm,碳粉的尺寸为纳米级,铝酸酯类偶联剂为铝酸三异丙酯。
36、实施例3的碳化硅的粒径为50nm,碳粉的尺寸为纳米级,铝酸酯类偶联剂为异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯。
37、实施例4的碳化硅的粒径为60nm,碳粉的尺寸为纳米级,铝酸酯类偶联剂为铝酸三甲酯。
38、一种用于上述浸渍复合液的制备工艺,包括以下步骤:
39、步骤一、将聚酰胺酸100份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂8~15份、乙醇300~500份在65℃混合加热搅拌得到混合溶液;
40、步骤二、将碳化硅、碳粉混合得到混合粉末;
41、步骤三、将混合粉末分散到混合溶液并加入聚四甲基苯乙烯、铝酸酯类偶联剂,搅拌获得上述浸渍复合液。
42、对比例1~2:一种用于碳碳复合材料的浸渍复合液,碳碳纤维坯料处理步骤同实施例,所述浸渍复合液由以下重量份的组分组成,如表2所示:
43、表2
44、 组分 对比例1 对比例2 聚酰胺酸 100份 100份 邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂 - 10份 乙醇 350份 350份 碳化硅 50份 50份 碳粉 45份 45份 聚四甲基苯乙烯 5份 - 铝酸酯类偶联剂 0.2份 0.2份
45、对比例1的碳化硅的粒径为50nm,碳粉的尺寸为纳米级,铝酸酯类偶联剂为铝酸三甲酯。
46、对比例2的碳化硅的粒径为50nm,碳粉的尺寸为纳米级,铝酸酯类偶联剂为铝酸三甲酯。
47、对比例的制备方法同实施例的制备方法。
48、上述实施例1~4和对比例1~2浸渍复合液制备的碳碳复合材料,性能如表3所示:
49、表3
50、 测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2 层间剪切强度/mpa(gb 3357) 48.1 46.5 48.2 47.4 33.2 34.1 抗压强度/mpa(astm c695) 237 245 232 241 195 183
51、如表3的评价结果所示,实施例1~4浸渍复合液制备的碳碳复合材料,层间剪切强度分别为48.1 mpa、46.5 mpa、48.2 mpa、47.4mpa,抗压强度分别为237 mpa、245mpa、232mpa、241 mpa;对比例1~2浸渍复合液制备的碳碳复合材料,层间剪切强度分别为33.2mpa、34.1 mpa,抗压强度分别为195 mpa、183mpa。相对较对比例,实施例渍复合液制备的碳碳复合材料层间剪切强度大于45mpa,抗压强度大于220 mpa。
52、上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
1.一种用于碳碳复合材料的浸渍复合液,碳碳纤维坯料经浸渍复合液浸泡处理后,在高压条件下加热后形成烘干碳碳纤维坯料,此烘干碳碳纤维坯料在高温下碳化形成所述碳碳复合材料,其特征在于:所述浸渍复合液由以下重量份的组分组成:
2.根据权利要求1所述的浸渍复合液,其特征在于:所述碳化硅的粒径为30~200nm。
3.根据权利要求1所述的浸渍复合液,其特征在于:所述稀释剂为乙醇。
4.根据权利要求1所述的浸渍复合液,其特征在于:所述碳粉的尺寸为纳米级。
5.根据权利要求1所述的浸渍复合液,其特征在于:所述铝酸酯类偶联剂为铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯或者异丙基二硬脂酰氧基铝酸酯。
6.一种用于权利要求1~5所述浸渍复合液的制备工艺,其特征在于:包括以下步骤:
