一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，孔隙可均勻存在于整個(gè)復(fù)合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復(fù)合材料表層。所述的基體為碳，或碳化硅，或上述兩種材料的混合而成的材料。所述的孔隙的占整體材料的體積比率為5～45％。所述的復(fù)合材料，其包括活性碳纖維層以及包裹在所述活性碳纖維層外的氧化硅凝膠層。包括下述步驟：(1)包裹氧化硅凝膠層的活性碳纖維層占纖維總量的20％～95％；(2)通過化學(xué)氣相沉積或液相浸漬的方法合成碳基、碳化硅基復(fù)合材料；(3)將碳纖維復(fù)合材料浸漬于氫氟酸溶液中，保持一段時(shí)間；(4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風(fēng)烘干。
【專利說明】 一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及其制備方法，特別是涉及一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003]C/C復(fù)合材料的比強(qiáng)度、比模量高，20000C以上的高溫仍保持其高強(qiáng)度、摩擦性能和抗熱震性能，是最有前途的高溫結(jié)構(gòu)材料。然而，碳在370°C的有氧氣氛中開始氧化，高于500°C時(shí)迅速氧化，導(dǎo)致C/C復(fù)合材料毀滅性破壞。通過基體改性的方法，即在C基體中添加各種抗氧化劑，可以將C/C復(fù)合材料在空氣中的抗氧化溫度提高到800°C。C/SiC復(fù)合材料具有低密度、高強(qiáng)度、一耐高溫、抗燒蝕和抗沖刷等一系列優(yōu)異性能，同時(shí)具有比C/C復(fù)合材料更好的抗氧化性。但作為實(shí)際用途上的耐高溫抗氧化材料，其高溫抗氧化性還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。因此，對(duì)用作高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料的C/C復(fù)合材料或者C/SiC復(fù)合材料必須進(jìn)行合適的保護(hù)。對(duì)復(fù)合材料的保護(hù)一般有兩種，一種是降低材料的溫度；二是在材料表面刷涂層防止氧化。
[0004]活性碳纖維是一種新型、高效、理想的多功能吸附性環(huán)保材料，特別是聚丙烯腈(PAN)基活性碳纖維結(jié)構(gòu)中含氮，對(duì)硫、氮系化合物有催化作用，具有高強(qiáng)度和高吸附性能，使用過程中產(chǎn)生的粉塵少，不易燃燒，使用壽命長，在脫硫、脫硝以及許多對(duì)強(qiáng)度要求高的應(yīng)用領(lǐng)域具有特殊意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與涂層結(jié)合弱的缺陷，提供了一種能有效提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與涂層結(jié)合強(qiáng)度的方法。所述一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料比表面積大、克重小、機(jī)械強(qiáng)度高，還具有隔熱、防毒、阻燃的多功能特性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:提供一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個(gè)復(fù)合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復(fù)合材料表層。所述的基體為碳，或碳化娃，或上述兩種材料的混合而成的材料。所述的孔隙的占整體材料的體積比率為5?45%。所述的復(fù)合材料，其包括活性碳纖維層以及包裹在所述活性碳纖維層外的氧化硅凝膠層。
[0007]所述活性碳纖維復(fù)合材料中二氧化硅的含量為5?45wt%。所述活性碳纖維層的比表面積為500?2500m2/g。
[0008]所述活性碳纖維層為為聚丙烯腈基活性碳纖維、酚醛基活性碳纖維、粘膠基活性碳纖維、浙青基活性碳纖維、纖維素基活性碳纖維中的一種。
[0009]本發(fā)明還公開了一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟: (1)包裹氧化硅凝膠層的活性碳纖維層占纖維總量的20%?95%；
(2)通過化學(xué)氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復(fù)合材料；
(3)將碳纖維復(fù)合材料浸潰于氫氟酸溶液中，保持一段時(shí)間；
(4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風(fēng)烘干；
(5)得到碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料。
[0010]本發(fā)明的有益效果:碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料表面有孔隙，可將涂層引入或嵌入，利用機(jī)械咬合的方式提高了結(jié)合強(qiáng)度，本發(fā)明提供的一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料制備方法簡單可行，成本低廉。

【具體實(shí)施方式】
[0011 ] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明。
[0012]實(shí)施例1
一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個(gè)復(fù)合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復(fù)合材料表層。所述的基體為碳，或碳化硅，或上述兩種材料的混合而成的材料。所述的孔隙的占整體材料的體積比率為10%。所述的復(fù)合材料，其包括活性碳纖維層以及包裹在所述活性碳纖維層外的氧化硅凝膠層。
[0013]所述活性碳纖維復(fù)合材料中二氧化硅的含量為10wt%。所述活性碳纖維層的比表面積為1000m2/g。
[0014]所述活性碳纖維層為為聚丙烯腈基活性碳纖維。
[0015]本發(fā)明包括下述順序的步驟:
(1)包裹氧化硅凝膠層的活性碳纖維層占纖維總量的25%；
(2)通過化學(xué)氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復(fù)合材料；
(3)將碳纖維復(fù)合材料浸潰于氫氟酸溶液中，保持一段時(shí)間；
(4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風(fēng)烘干；
(5)得到碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料。
[0016]實(shí)施例2
一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個(gè)復(fù)合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復(fù)合材料表層。所述的基體為碳，或碳化硅，或上述兩種材料的混合而成的材料。所述的孔隙的占整體材料的體積比率為20%。所述的復(fù)合材料，其包括活性碳纖維層以及包裹在所述活性碳纖維層外的氧化硅凝膠層。
[0017]所述活性碳纖維復(fù)合材料中二氧化硅的含量為20wt%。所述活性碳纖維層的比表面積為1500m2/g。
[0018]所述活性碳纖維層為為聚丙烯腈基活性碳纖維、酚醛基活性碳纖維、粘膠基活性碳纖維、浙青基活性碳纖維、纖維素基活性碳纖維中的一種。
[0019]本發(fā)明還公開了一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟:
(I)包裹氧化硅凝膠層的活性碳纖維層占纖維總量的50% ； (2)通過化學(xué)氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復(fù)合材料；
(3)將碳纖維復(fù)合材料浸潰于氫氟酸溶液中，保持一段時(shí)間；
(4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風(fēng)烘干；
(5)得到碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料。
[0020]實(shí)施例3
一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個(gè)復(fù)合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復(fù)合材料表層。所述的基體為碳，或碳化硅，或上述兩種材料的混合而成的材料。所述的孔隙的占整體材料的體積比率為40%。所述的復(fù)合材料，其包括活性碳纖維層以及包裹在所述活性碳纖維層外的氧化硅凝膠層。
[0021]所述活性碳纖維復(fù)合材料中二氧化硅的含量為40wt%。所述活性碳纖維層的比表面積為2000m2/g。
[0022]所述活性碳纖維層為為聚丙烯腈基活性碳纖維、酚醛基活性碳纖維、粘膠基活性碳纖維、浙青基活性碳纖維、纖維素基活性碳纖維中的一種。
[0023]本發(fā)明還公開了一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟:
(1)包裹氧化硅凝膠層的活性碳纖維層占纖維總量的90%；
(2)通過化學(xué)氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復(fù)合材料；
(3)將碳纖維復(fù)合材料浸潰于氫氟酸溶液中，保持一段時(shí)間；
(4)將復(fù)合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風(fēng)烘干；
(5)得到碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于一種活性碳纖維增強(qiáng)多孔復(fù)合材料，由基體、碳纖維增強(qiáng)體和孔隙組成，孔隙可均勻存在于整個(gè)復(fù)合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復(fù)合材料表層；所述的基體為碳，或碳化娃，或上述兩種材料的混合而成的材料；所述的孔隙的占整體材料的體積比率為5?45%;所述的復(fù)合材料，其包括活性碳纖維層以及包裹在所述活性碳纖維層外的氧化硅凝膠層。
【文檔編號(hào)】C04B35/80GK104230366SQ201410451207
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月6日
【發(fā)明者】徐祝方 申請(qǐng)人:丹陽丹金汽車部件有限公司