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(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103342574A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103342574103342574A(43)申请公布日2013.10.09(21)申请号201310316550.X(22)申请日2013.07.25(71)申请人华东理工大学地址200237上海市徐汇区梅陇路130号(72)发明人乔文明葛翔吴晓龙王际童龙东辉凌立成(74)专利代理机构上海科盛知识产权代理有限公司31225代理人林君如(51)Int.Cl.C04B35/83(2006.01)C04B35/622(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书9页说明书9页附图2页附图2页(54)发明名称增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料及其制备方法(57)摘要本发明涉及增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料及其制备方法,由块状纳米碳纤维增强体与酚醛树脂基炭复合而成,块状纳米碳纤维增强体的含量为10-80wt%,将装有催化剂的模具置于管式炉中,于Ar/H2气氛中程序升温至450-750℃,在此温度下保持1-4h后切换为碳源气体制备块状CNF,制备时间为10~200min,最后切换气体为Ar/H2降至室温,得到块状CNF;在真空-加压下,浸渍于酚醛树脂-无水乙醇溶液中,取出并置于真空烘箱中烘干,于N2气氛中炭化,再经过多次的浸渍-炭化循环并高温热处理,制备得到产品。本发明将基体前驱体分散到块状CNF中,巧妙地解决了纳米炭纤维的分散的难题,制备的CNF/C复合材料具有低摩擦系数、低磨损、高强度、高模量等特点。CN103342574ACN1034257ACN103342574A权利要求书1/2页1.增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料,其特征在于,该复合材料由块状纳米碳纤维增强体与酚醛树脂基炭复合而成,块状纳米碳纤维增强体的含量为10-80wt%。2.根据权利要求1所述的一种增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料,其特征在于,所述的块状纳米碳纤维增强体的含量优选15-60wt%。3.根据权利要求1所述的一种增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料,其特征在于,所述的块状纳米碳纤维增强体的含量更优选为20-40wt%。4.根据权利要求1-3中任一项所述的增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料的制备方法,其特征在于,该方法采用以下步骤:(1)将装有催化剂的模具置于管式炉中,于Ar/H2气氛中程序升温至450-750℃,在此温度下保持1-4h后切换为碳源气体反应10~200min,再次切换气体为Ar/H2混合气降至室温,得到块状纳米碳纤维,所述的催化剂为Ni-Fe合金、Ni-Cu合金或Fe-Ni-Cu三种金属的合金,所述的Ar/H2中H2的体积分数为10-80%,所述的碳源气体为H2与CH4、C2H4、C2H6、C3H8或C6H6气体中的一种或几种的混合气,碳源气体中H2的体积分数为10-80%;(2)将步骤(1)得到的块状纳米碳纤维在真空-加压条件下,浸渍于酚醛树脂-无水乙醇溶液中,浸渍压力0.5-5Mpa,取出并置于真空箱中,在30-70℃下干燥12-72h,得到块状纳米碳纤维-酚醛树脂复合物,酚醛树脂在无水乙醇中的质量分数为20-60%,块状纳米碳纤维与酚醛树脂-无水乙醇溶液的质量比为1∶50-1∶500;(3)将步骤(2)得到的块状纳米碳纤维-酚醛树脂复合物置于模具内,于120-200℃,50-150Mpa的条件下进行热压,得到致密块状纳米碳纤维-酚醛树脂复合物;(4)将步骤(3)所得的致密的CNF-酚醛树脂复合物置于炭化炉内,在N2气氛中升温至700-1000℃,保持1-8h,使酚醛树脂完全炭化,得到块状纳米碳纤维/碳复合材料;(5)重复步骤(2)-(4),经过多次重复的浸渍-炭化循环后,得到拥有可观密度的块状纳米碳纤维/碳复合材料;(6)将步骤(5)所得复合材料置于2200-3000℃条件下进行高温处理,最终得到增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料。5.根据权利要求4所述增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)制备得到的块状纳米碳纤维还可以经过800-1800℃热处理。6.根据权利要求4所述增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)制备得到的块状纳米碳纤维还可以进行表面处理,将块状纳米碳纤维置于空气气氛中,控制空气流量为100-200ml/min,升温至250-500℃并保持10-120min。7.根据权利要求4所述增强型块体纳米碳纤维/碳复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述的真空-加压条件是将块状纳米碳纤维置于容器中抽真空至真空度为0.05~0.08Mpa,然后注入于酚醛树脂-无水乙醇溶液,在溶液液面以上通入气体以加压,于0.5-5Mpa的浸渍压力下,在酚醛树脂-无水乙醇