碳纖維保溫板材預制體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及復合纖維技術領域，特別涉及碳纖維保溫板材預制體。
【背景技術】
[0002]碳纖維保溫板材預制體，通常是由碳纖維層與碳纖維網胎交替疊層針刺而成的復合纖維預制體，因其具有耐高溫、耐摩擦和質地輕的特性，廣泛應用于航空航天、能源、交通和軌道領域；現有的碳纖維板材預制體，通常包括兩層碳纖維層和一層碳纖維網胎，碳纖維網胎位于碳纖維層之間，這樣的復合纖維針刺預制體，由于碳纖維的特性，存在抗沖擊強度較低，保溫效果不佳的技術問題。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于公開一種結構強度較高，韌性較高且具有良好保溫效果的碳纖維保溫板材預制體。
[0004]為實現上述發明目的，本發明公開了碳纖維保溫板材預制體，包括外層碳纖維層、內層碳纖維層、設置在所述外層碳纖維層與內層碳纖維層之間的碳纖維網胎，外層碳纖維層與內層碳纖維層內含碳纖維長絲，碳纖維網胎內含碳纖維短絲，以及設置在碳纖維網胎兩側的強化纖維層，強化纖維層由金屬絲與芳綸纖維編制而成。
[0005]作為本發明的進一步改進，碳纖維長絲和碳纖維短絲的外側面依次設置有熱解碳涂層、碳化硅涂層和碳化鉭涂層，所述碳纖維網胎的碳纖維短絲之間還設置有酚醛樹脂基體層。
[0006]作為本發明的進一步改進，熱解碳涂層的厚度大于0.5 μ m并小于0.8 μ m，所述碳化娃涂層的厚度大于1 ym并小于1.5 μ m，碳化鉭涂層的厚度大于1.5 μπι并小于2 μπι。
[0007]作為本發明的進一步改進，所述金屬絲與芳纟侖纖維的直徑為0.1?0.2 μ m。
[0008]本發明的有益效果為:通過在碳纖維網胎設置碳纖維短絲，以及設置在碳纖維網胎兩側的強化纖維層，有效地提高了碳纖維保溫板材預制體的韌性，同時也使該碳纖維保溫板材預制體具有良好保溫效果。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明一種碳纖維保板材預制體的結構示意圖。
[0010]圖2為本發明中碳纖維短絲剖向的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0012]如圖1和圖2所示，一種碳纖維保溫板材預制體100，包括外層碳纖維層10、內層碳纖維層20、設置在所述外層碳纖維層10與內層碳纖維層20之間的碳纖維網胎30。外層碳纖維層10與內層碳纖維層20內含碳纖維長絲，碳纖維網胎30內含碳纖維短絲2，以及設置在碳纖維網胎30兩側的強化纖維層40。具體的，該強化纖維層40由金屬絲與芳綸纖維編制而成。外層碳纖維層10與內層碳纖維層20的厚度相等。
[0013]具體的，在本實施方式中，所述金屬絲與芳綸纖維的直徑為0.1?0.2 μ m，并進一步優選為0.1 μπι。具體的，該強化纖維層40的厚度為外層碳纖維10或者內層碳纖維層20的二分之一。
[0014]在本實施方式中，該碳纖維長絲和碳纖維短絲2的外側面依次設置有熱解碳涂層4、碳化硅涂層5和碳化鉭涂層6，所述碳纖維網胎30的碳纖維短絲2之間還設置有酚醛樹脂基體層3。熱解碳涂層的厚度大于0.5 μπι并小于0.8 μm，碳化娃涂層的厚度大于1 μπι并小于1.5 μ m，碳化鉭涂層的厚度大于1.5 μ m并小于2 μ m。
[0015]熱解碳涂層4、碳化硅涂層5和碳化鉭涂層6的簡稱分別為PyC、SiC和TaC，這樣，碳纖維表面均勻致密的PyC、SiC和TaC多層結構，可有效提高內層碳纖維層20的強度和韌性；PyC涂層可以有效防止SiC涂層制備過程中對內層碳纖維層20中碳纖維的損傷，改變碳纖維的表面狀態，減少或修復纖維表面的缺陷及編制損傷，有效提高碳纖維短絲的強度；SiC和TaC陶瓷具有較高的強度，即使TaC涂層斷裂，SiC涂層仍然能夠有效承載，這樣碳纖維原絲的抗彎強度得到有效提高；而酚醛樹脂基體層可以有效提高預制體的抗拉伸性和彎曲性能，層間抗剪切性能也較好；PyC、SiC和TaC涂層可采用化學氣相滲透法在碳纖維絲表面依次制備。
[0016]對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
【主權項】
1.碳纖維保溫板材預制體(100)，包括外層碳纖維層(10)、內層碳纖維層(20)、設置在所述外層碳纖維層(10)與內層碳纖維層(20)之間的碳纖維網胎(30)，其特征在于，所述外層碳纖維層(10)與內層碳纖維層(20)內含碳纖維長絲，所述碳纖維網胎(30)內含碳纖維短絲(2)，以及設置在碳纖維網胎(30)兩側的強化纖維層(40)，所述強化纖維層(40)由金屬絲與芳綸纖維編制而成。2.根據權利要求1所述的碳纖維保溫板材預制體，其特征在于，所述碳纖維長絲和碳纖維短絲(2)的外側面依次設置有熱解碳涂層(4)、碳化硅涂層(5)和碳化鉭涂層￠)，所述碳纖維網胎(30)的碳纖維短絲(2)之間還設置有酚醛樹脂基體層(3)。3.根據權利要求1所述的碳纖維保溫板材預制體，其特征在于，所述熱解碳涂層的厚度大于0.5 μ m并小于0.8 μ m，所述碳化娃涂層的厚度大于1 μ m并小于1.5 μ m，所述碳化鉭涂層的厚度大于1.5 μπι并小于2 μπι。4.根據權利要求1至3中任一項所述的碳纖維保溫板材預制體，其特征在于，所述金屬絲與芳綸纖維的直徑為0.1?0.2 μ m。
【專利摘要】本發明公開了碳纖維保溫板材預制體，包括外層碳纖維層、內層碳纖維層、設置在所述外層碳纖維層與內層碳纖維層之間的碳纖維網胎，所述外層碳纖維層與內層碳纖維層內含碳纖維長絲，所述碳纖維網胎內含碳纖維短絲，以及設置在碳纖維網胎兩側的強化纖維層，所述強化纖維層由金屬絲與芳綸纖維編制而成。通過在碳纖維網胎設置碳纖維短絲，以及設置在碳纖維網胎兩側的強化纖維層，有效地提高了碳纖維保溫板材預制體的韌性，同時也使該碳纖維保溫板材預制體具有良好保溫效果。
【IPC分類】B32B9/04, B32B15/02, B32B27/02, B32B15/14, B32B27/12
【公開號】CN105365295
【申請號】CN201510414950
【發明人】繆黎燕, 繆黎麗, 邵敏強, 裴強, 繆伯承, 陳益軍, 張俊
【申請人】宜興市飛舟高新科技材料有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年7月7日