碳碳保温筒成型工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112060620A(43)申请公布日2020.12.11(21)申请号202010912478.7(22)申请日2020.09.03(71)申请人陕西美兰德炭素有限责任公司地址710699陕西省西安市临潼区秦陵北路56号(72)发明人裴洋(51)Int.Cl.B29C70/32(2006.01)B29C70/34(2006.01)B29C70/54(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称碳碳保温筒成型工艺(57)摘要本发明公开了碳碳保温筒成型工艺，包括以下步骤：对芯模表面进行脱模处理；对树脂进行改性处理；将连续碳纤维在芯模的表面进行缠绕，形成缠绕件；对缠绕件进行固化脱模处理；对保温筒缠绕件进行碳化处理，得到碳/碳复合材料；对碳/碳复合材料在经浸渍增密处理。本发明应用湿法缠绕并通过改性处理的树脂与纤维基进行复合，提高了层剪切强度；优良的改性树脂通过专门设置的固化工艺，大大提高了产品的力学性能，将残碳率提高了20%；加热升温过程中应用阶段式控温加热，确保了在热处理阶段的膨胀形变程度，产品的稳定性能好，减少了应力集中，翘曲，避免了定型工装的设计，减少了工装模具在炉中占用体积。CN112060620ACN112060620A权利要求书1/2页1.碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤一，芯模准备：用铝或45钢进行模具设计，直径Dφ=400mm，筒体长度L=800mm，对模具进行车铣加工处理，在模具的表面涂覆一层干性的脱模剂；步骤二，树脂准备：对树脂进行改性处理，加入酒精或丙酮等其他稀释剂，进行玻璃化处理，玻璃化温度在170℃左右，然后进行恒温处理，粘度在40-50℃小于300mpa.s，经酒精稀释至1∶70，经过热失重分析选用玻璃化温度较高的树脂基，固化放热小，碳化过后的残碳率高；步骤三，纤维缠绕准备：用缠绕机将连续纤维在步骤一中的芯模表面进行缠绕，缠绕过程中再预埋网胎及碳布，碳纤维缠绕准备，采用缠绕机将PAN基纤维按环向缠绕的方式在步骤一中喷涂脂类的干性脱模剂；步骤四，固化脱模准备：将缠绕好的芯模放入烘箱或者热压罐中进行固化处理，固化完成后，用事先设计好的脱模工装进行脱模处理，得到具有一定形状的制品；步骤五，碳化处理：将步骤一中的样品放入碳化炉中进行碳化处理，得到碳/碳复合型保温筒；步骤六，浸渍增密：将步骤五处理过后的制品进行增密处理，在浸渍炉中进行打压浸渍，及时检测树脂的粘度，进行稀释处理以满足树脂有良好的流动性；步骤七，二次碳化：将浸渍过后的制品在进行碳化处理，得到具有高强度的碳/碳制品。2.根据权利要求1所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤一中的芯模尺寸必须满足产品的成型尺寸，且制品在内/外型面给予后处理加工的加工余量。3.根据权利要求1所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤二中的树脂选用高性能的呋喃树脂或改性的酚醛树脂类。4.根据权利要求1所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤三中的树脂选用PAN基纤维，黏胶基纤维的一种或两种。5.根据权利要求4所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤三中的缠绕方式为环向缠绕，环向缠绕角度为85-90°，丝嘴外宽100mm，纱片的宽度b=6.5mm，h=50mm，切点数-7，缠绕设定张力，总缠绕层30，最大变幅50N，每层递减2N，制品的碳纤维的含量为60%。6.根据权利要求1所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤四中的固化温度设置，从室温到80℃，加热速率为1℃/min，保温1h，氮气保护4m³/h；从80℃—120℃，加热速率1℃/min，保温1.5h；从120℃—150℃，加热速率0.5℃/min，保温1.5h；从150℃—180℃，加热速率1℃/min，保温2-3h。7.根据权利要求6所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤四的脱模工装的外形，根据缠绕层的厚度，工装的内径与产品的外径的关系为：工装内径-制品外径=3mm左右。8.根据权利要求1所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤五中的碳化处理，在氮气或惰性气体保护的氛围下进行台阶式加热工艺：室温400℃，加热14h，保温2小时；400℃—600℃，加热14h，保温2小时；600℃—900℃，加热13h，保温4小时，氮气保护42m³/h。9.根据权利要求1所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤六中浸渍处理，树脂的粘度控制在1000mpa.s，粘度过大加入稀释剂酒精或丙酮，打压1.5mpa，进行浸渍。2CN112060620A权利要求书2/2页10.根据权利要求1所述的碳碳保温筒成型工艺，其特征在于：所述步骤七中二次碳化处理，在氮气或惰性气体保护的氛围下进行台