一种高温隔热用碳/碳蜂窝夹层结构及其制备方法.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CN113651630A(43)申请公布日2021.11.16(21)申请号202110895298.7B64C1/00(2006.01)(22)申请日2021.08.05(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人张中伟杨玉平庞旭苏耿方岱宁李玮洁(74)专利代理机构北京格允知识产权代理有限公司11609代理人谭辉(51)Int.Cl.C04B37/00(2006.01)C04B38/00(2006.01)C04B35/83(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种高温隔热用碳/碳蜂窝夹层结构及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种高温隔热用碳/碳蜂窝夹层结构及其制备方法，所述制备方法为：将碳/碳蜂窝、蜂窝芯内填充物和碳/碳面板通过集成方式得到所述高温隔热用碳/碳蜂窝夹层结构，所述集成方式为粘接和/或化学气相沉积；本发明方法制备的高温隔热用碳/碳蜂窝夹层结构性能优良：室温热导率≤0.1W·m‑1·K‑1，600℃热导率≤0.4W·m‑1·K‑1，1000℃热导率≤1W·m‑1·K‑1，厚度方向室温压缩强度≥15MPa，1000℃压缩强度≥12MPa，具有优异的高温隔热性能和承载性能，以及优异的结构效率，可以应用于对结构轻量化和多功能一体化有迫切需求的先进飞行器及其它高温环境用先进装备上。CN113651630ACN113651630A权利要求书1/2页1.一种高温隔热用碳/碳蜂窝夹层结构的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：将碳/碳蜂窝、蜂窝芯内填充物和碳/碳面板通过集成方式得到所述高温隔热用碳/碳蜂窝夹层结构，所述集成方式为粘接和/或化学气相沉积。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳/碳面板由以下方法制备得到：将碳纤维增强体通过面板成型、面板致密化以及面板表面处理后得到所述碳/碳面板。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述碳纤维增强体的原材料包含T300‑1K、T300‑3K、T300‑6K、T700‑12K、T800‑6K、M40J‑6K、M55J‑6K或M65J‑6K中的任意一种或至少两种的组合。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述面板成型的方法包括二维叠层、叠层缝合或针刺中的任意一种；优选地，所述面板致密化的方法为低压液相浸渍‑碳化和/或化学气相沉积；优选地，所述面板表面处理的方法为机械处理和/或化学处理。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳/碳蜂窝由以下方法制备得到：将碳纤维增强体通过蜂窝成型、蜂窝致密化以及蜂窝表面处理后得到所述碳/碳蜂窝。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述碳纤维增强体的原材料包含T300‑1K、T300‑3K、T300‑6K、T700‑12K、T800‑6K、M40J‑6K、M55J‑6K或M65J‑6K中的任意一种或至少两种的组合。7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述蜂窝成型的方法包括纤维层间连接、三维机织或预浸料热压粘接中的任意一种；优选地，所述蜂窝致密化的方法为：采用化学气相沉积将碳纤维增强体致密；优选地，所述蜂窝表面处理的方法为：采用化学气相沉积对碳纤维增强体表面进行处理。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述蜂窝芯格填充物为成孔树脂和短切碳纤维混合的高温碳化物；优选地，所述蜂窝芯格填充物通过与所述碳/碳蜂窝共固化的方式填充进入所述碳/碳蜂窝夹层结构中。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述粘接包括以下步骤：将涂覆有高温胶黏剂的碳/碳面板与碳/碳蜂窝加压夹持、固化得到所述碳/碳蜂窝夹层结构；优选地，所述高温胶黏剂为酚醛树脂和石墨粉组成的混合物；优选地，所述固化为常压固化；优选地，所述常压固化在变化的温度下进行，温度变化过程为：由室温升温至100℃，保温1～4h；在每小时升温5℃条件下，由100℃升温至120℃，保温1～4h；在每小时升温20℃条件下，由120℃升温至160℃，保温5～8h；在每小时降温幅度小于25℃条件下，由160℃降温至50℃；最后由50℃降温至室温；优选地，所述化学气相沉积包括以下步骤：在碳/碳面板与碳/碳蜂窝的装配面上铺覆碳纤维网胎，加压夹持，置于化学气相沉积炉内进行沉积，得到所述碳/碳蜂窝夹层结构；优选地，所述碳纤维网胎的密度为50g/m2～100g/m2；优选地，所述加压夹持使用的夹具为细颗粒石墨制作的夹具；优选地，所述化学气相沉积炉内的温度为900～1000℃；2CN113651630A权利要求书2/2页优选地，所述化学气相沉积炉内通入丙烯和/或甲烷；优选地，所述沉积的时间为