一種活性碳纖維增強多孔復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多孔復合材料及其制備方法，由基體、碳纖維增強體和孔隙組成，孔隙可均勻存在于整個復合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復合材料表層。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)通過化學氣相沉積或液相浸漬的方法合成碳基、碳化硅基復合材料；(3)將碳纖維復合材料浸漬于氫氟酸溶液中，保持一段時間；(4)將復合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風烘干。
【專利說明】 一種活性碳纖維增強多孔復合材料及其制備方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及一種復合材料及其制備方法，特別是涉及一種活性碳纖維增強多孔復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0003]C/C復合材料的比強度、比模量高，20000C以上的高溫仍保持其高強度、摩擦性能和抗熱震性能，是最有前途的高溫結(jié)構材料。然而，碳在370°C的有氧氣氛中開始氧化，高于500°C時迅速氧化，導致C/C復合材料毀滅性破壞。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復合材料在空氣中的抗氧化溫度提高到800°C。C/SiC復合材料具有低密度、高強度、一耐高溫、抗燒蝕和抗沖刷等一系列優(yōu)異性能，同時具有比C/C復合材料更好的抗氧化性。但作為實際用途上的耐高溫抗氧化材料，其高溫抗氧化性還遠遠不夠。因此，對用作高溫熱結(jié)構材料的C/C復合材料或者C/SiC復合材料必須進行合適的保護。對復合材料的保護一般有兩種，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)構中含氮，對硫、氮系化合物有催化作用，具有高強度和高吸附性能，使用過程中產(chǎn)生的粉塵少，不易燃燒，使用壽命長，在脫硫、脫硝以及許多對強度要求高的應用領域具有特殊意義。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有碳纖維增強復合材料與涂層結(jié)合弱的缺陷，提供了一種能有效提高碳纖維增強復合材料與涂層結(jié)合強度的方法。所述一種活性碳纖維增強多孔復合材料比表面積大、克重小、機械強度高，還具有隔熱、防毒、阻燃的多功能特性。
[0006]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術方案是:提供一種活性碳纖維增強多孔復合材料，由基體、碳纖維增強體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個復合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復合材料表層。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多孔復合材料的制備方法，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)通過化學氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復合材料；
(3)將碳纖維復合材料浸潰于氫氟酸溶液中，保持一段時間；
(4)將復合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風烘干；
(5)得到碳纖維增強多孔復合材料。
[0010]本發(fā)明的有益效果:碳纖維增強多孔復合材料表面有孔隙，可將涂層引入或嵌入，利用機械咬合的方式提高了結(jié)合強度，本發(fā)明提供的一種活性碳纖維增強多孔復合材料制備方法簡單可行，成本低廉。
【具體實施方式】
[0011 ] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明。
[0012]實施例1
一種活性碳纖維增強多孔復合材料，由基體、碳纖維增強體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個復合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復合材料表層。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)通過化學氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復合材料；
(3)將碳纖維復合材料浸潰于氫氟酸溶液中，保持一段時間；
(4)將復合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風烘干；
(5)得到碳纖維增強多孔復合材料。
[0016]實施例2
一種活性碳纖維增強多孔復合材料，由基體、碳纖維增強體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個復合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復合材料表層。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多孔復合材料的制備方法，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)通過化學氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復合材料；
(3)將碳纖維復合材料浸潰于氫氟酸溶液中，保持一段時間；
(4)將復合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風烘干；
(5)得到碳纖維增強多孔復合材料。
[0020]實施例3
一種活性碳纖維增強多孔復合材料，由基體、碳纖維增強體和孔隙組成，其特征在于孔隙可均勻存在于整個復合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復合材料表層。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多孔復合材料的制備方法，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)通過化學氣相沉積或液相浸潰的方法合成碳基、碳化硅基復合材料；
(3)將碳纖維復合材料浸潰于氫氟酸溶液中，保持一段時間；
(4)將復合材料真空除氣、除水，或晾干，或熱風烘干；
(5)得到碳纖維增強多孔復合材料。
【權利要求】
1.一種活性碳纖維增強多孔復合材料及其制備方法，其特征在于一種活性碳纖維增強多孔復合材料，由基體、碳纖維增強體和孔隙組成，孔隙可均勻存在于整個復合材料中或其中任一部分，尤其是可存在于復合材料表層；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】C04B35/80GK104230366SQ201410451207
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月6日 優(yōu)先權日:2014年9月6日
【發(fā)明者】徐祝方 申請人:丹陽丹金汽車部件有限公司