申请/专利权人：中国科学院金属研究所

申请日：2024-03-22

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN117923936A

主分类号：C04B35/83

分类号：C04B35/83;C04B35/84;C04B35/624;C04B35/628;C04B38/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.14#实质审查的生效;2024.04.26#公开

摘要：本发明公开了一种化学气相渗透工艺改性碳纤维制备碳气凝胶复合材料及方法，属于碳气凝胶制备技术领域。该方法步骤包括：1）碳纤维表面预处理；2）化学气相渗透改性碳纤维预制体；3）清洗、烘干；4）配置前驱体溶液；5）浸渍；6）凝胶‑固化；7）常压干燥；8）炭化。本发明通过化学气相渗透工艺在碳纤维表面沉积新的致密热解炭层，解决了原始碳纤维表面残留物质对敏感型单体凝胶体系‑RF在凝胶过程中产生的不良诱导作用，实现了碳纤维增强RF基碳气凝胶复合材料的纳米微观结构可控制备。优化了纤维基体界面结构，提升了碳纤维抗氧化性能，改善了基体颗粒分布均匀性，获得了高强、高韧碳气凝胶复合材料。

主权项：1.一种化学气相渗透工艺改性碳纤维制备碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：（1）碳纤维表面预处理：将碳纤维毡体放入真空炉，在惰性气氛下热处理，得到初始碳纤维预制体；（2）化学气相渗透改性碳纤维预制体：将步骤（1）所得碳纤维预制体放置在化学气相渗透装置中，将所需厚度的炭界面均匀沉积在碳纤维表面上，改善纤维表面化学状态，得到具有热解炭涂层的碳纤维预制体；所述的化学气相渗透改性碳纤维预制体，其气相前驱体为甲烷，温度为800-1200℃，时间为1-10h，流量0.1-0.3m3h，常压下将甲烷扩散到碳纤维预制件中，随后裂解成氢和单质碳，后者沉积在纤维表面，改善纤维表面化学状态，得到具有热解炭涂层的碳纤维预制体，所得碳纤维预制体密度0.11-0.4gcm3；（3）清洗、烘干：将步骤（2）所得改性碳纤维预制体放入装有清洗溶剂的容器中清洗，然后烘干；（4）配制前驱体液：将间苯二酚（R）、甲醛（F）、碳酸钠（C）和去离子水（W）混合均匀，得到RF前驱体反应溶液；（5）浸渍：将步骤（4）所得的反应溶液引入装有步骤（3）获得的改性碳纤维预制体的模具或容器中，使纤维完全浸渍在自身体积2倍以上的前驱体反应溶液中，并盖住模具或容器开口端密闭模具或容器，真空浸渍，得碳纤维与RF共混物；（6）凝胶-固化：将步骤（5）所得的共混物加热进行凝胶-固化，脱模或脱容器后去除预制体表面的纯湿气凝胶部分，得到碳纤维增强RF湿凝胶；（7）常压干燥：将步骤（6）所得碳纤维增强RF湿凝胶常压干燥，以得到碳纤维增强的RF干凝胶；（8）炭化：将步骤（7）所得碳纤维增强的RF干凝胶在惰性气氛条件下炭化裂解，得到碳纤维增强碳气凝胶复合材料。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国科学院金属研究所 化学气相渗透工艺改性碳纤维制备碳气凝胶复合材料及方法

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