[发明专利]使用熔融沥青和碳纤维单丝形成碳-碳复合预制体

说明书

在一个实施例中，一种方法包括将至少一根碳纤维分离形成多个碳纤维单丝，使沥青熔化形成熔融沥青，以及使所述多个碳纤维单丝与熔融沥青混合以形成基本上均匀的碳纤维单丝混合物。在另一实施例中，一种方法包括使长度介于约6.35毫米至约50.8毫米的多个碳纤维单丝混合在熔融沥青中以形成碳纤维单丝在熔融沥青中的基本上均匀的混合物，其中所述多个碳纤维单丝的混合基本上不改变所述多个碳纤维单丝的平均长度。

技术领域

本文公开内容涉及碳-碳复合预制体。

背景技术

碳纤维增强碳材料，也称为碳-碳(C-C)复合材料，是通常包括在碳材料基质中起增强作用的碳纤维的复合材料。C-C复合材料可以在很多高温应用中使用。例如，航空航天工业采用C-C复合材料制造不同的航空器结构组件。示例性的应用包括火箭喷嘴、头锥以及商用和军用航空器的摩擦材料，例如制动摩擦材料。

发明概要

一般而言，本文公开内容涉及通过一种方法形成碳-碳复合预制体，该方法包括使多个碳纤维单丝混合在熔融沥青中。在一些实施例中，使多个碳纤维单丝混合在熔融沥青中导致形成碳纤维单丝与熔融沥青的基本上均匀的混合物，其中所述多个碳纤维单丝在熔融沥青中基本上为无规取向。在一些实施例中，使多个碳纤维单丝混合在熔融沥青中是在混合器中进行的，该混合器使所述混合物混合而基本上不改变所述多个碳纤维单丝的平均长度(与混合之前相比)。

一方面，本文公开内容涉及一种方法，其包括将至少一根碳纤维分离(defibrillating)形成多个碳纤维单丝，使沥青熔化形成熔融沥青，和使所述多个碳纤维单丝与熔融沥青混合形成基本上均匀的碳纤维单丝混合物。

另一方面，本文公开内容涉及一种方法，其包括使长度介于约6.35mm至约50.8mm的多个碳纤维单丝混合在熔融沥青中以形成碳纤维单丝在熔融沥青中的基本上均匀的混合物。根据该公开内容的这一方面，所述多个碳纤维单丝的混合基本上不改变所述多个碳纤维单丝的平均长度。

另一方面，本文公开内容涉及一种体系，其包括模具和布置在模具中的基本上均匀的混合物。根据公开内容的这一方面，该基本上均匀的混合物包括熔融沥青和多个基本上完全分离的碳纤维单丝。

一个或多个实施例的具体细节将在所附的附图和说明书下文中给出。公开内容的其他特征、目的和优点可以从说明书、附图和权利要求中显而易见地得出。

附图说明

图1是按照本文公开内容各方面的形成碳-碳复合预制体的实施例方法的流程图。

图2是布置在模具中的熔融沥青与多个碳纤维单丝的混合物的示意图。

发明详述

通常，本文公开内容涉及形成碳-碳复合预制体的方法。

在一些情况下，碳化预制体通过将多段碳纤维前体材料针刺在一起，并使该碳纤维前体材料碳化形成碳化预制体来形成，所述碳纤维前体材料例如聚丙烯腈(PAN)或人造丝。然后使该碳化预制体经受多个致密化步骤以形成摩擦材料。例如，该碳化预制体可采用真空压力浸渍(VPI)和/或树脂传递模塑(RTM)用液体沥青致密化，和/或可采用化学气相沉积(CVD)/化学气相渗透(CⅥ)用碳质材料致密化。这些步骤的每一个都耗时且成本高昂，得到的摩擦材料造价高昂且制备耗时。

根据本文公开内容的各方面，描述了形成碳-碳复合预制体(对比上述碳化预制体)的方法。该方法通常包括使多个碳纤维单丝与熔融沥青混合。在一些实施例中，混合后，所述多个碳纤维单丝中基本没有(例如，没有或低于10％，例如介于约5％至约10％)碳纤维单丝以集束(bundle)的形式存在于混合物中(即，碳纤维单丝基本上完全分离)。在一些实施方式中，所述多个碳纤维单丝的混合可得到在熔融沥青中基本上无规取向的多个碳纤维单丝。