[发明专利]一种碳蜂窝及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳蜂窝，所述碳蜂窝的蜂窝壁为二维碳布；相邻的二维碳布由缝合碳纤维缝合；所述二维碳布由高模量碳纤维和高导热碳纤维编织得到；所述碳蜂窝的蜂窝壁表面包覆有RTM树脂。所述碳蜂窝不但具有刚性高特点，同时，还具有沿蜂窝的高度方向导热高的特点。这可有效疏导航天器热量，进一步提高航天器的结构稳定性及运行寿命。本发明还提供了一种制备过程简单，能够精确控制树脂含量，碳蜂窝表面质量好，碳蜂窝六边形孔格排列规整的碳蜂窝的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种碳蜂窝及其制备方法，属于碳材料领域。

背景技术

航天器领域所使用结构材料对理化性质要求非常高。其不仅要求所述结构材料具有轻质、高强度、高模量和耐高低温交变等性质，其还需要具备良好的导热性能，以快速疏导卫星系统各元器件所产生的热量，保证各结构的尺寸的稳定以及电子元器件的正常运行。

发明专利CN106626438A公布了一种碳纤维蜂窝芯支撑结构及其制备方法。该发明采用预浸料包覆在软模表面，然后逐个进行排列形成蜂窝结构。该方法一是工艺过程繁琐，对于平面尺寸稍大的蜂窝结构，其工作量巨大，且排列过程中容易产生位置偏差，造成蜂窝结构不规整。其二，由于在沿蜂窝平面纵向和横向上只有树脂层进行粘连，碳纤维不连续，造成蜂窝纵向和横向拉伸强度和模量低，难以满足高模量的要求。其三，直接在软模表面铺覆预浸料容易在成型后的蜂窝壁表面产生缺陷如贫富胶，孔隙等，影响蜂窝的各项性能。

发明专利CN107379644A公布了一种制备碳纤维蜂窝芯材的方法。该发明采用宽度相等的碳纤维布对齐，间隔相同的距离用粘接胶将相邻两层布粘接，然后拉伸成蜂窝形状，再通过浸胶制备出碳纤维蜂窝。该方法制备的碳蜂窝在横向上通过胶黏剂进行粘接易造成蜂窝横向拉伸强度和模量低，且其浸胶过程树脂含量难以控制，易造成蜂窝壁成分不均匀。

上述碳蜂窝的制备方法都能制备出碳纤维蜂窝，但制备得到的碳蜂窝在高度方向上的导热不佳，限制了其在对于有高导热和散热要求的，需要考虑热控设计的结构领域的应用。由此可见，在保证碳蜂窝刚性的同时保证其导热性能成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种高刚性的，沿高度方向具有高导热系数的碳蜂窝。

本发明的第二个目的在于提供一种高刚性的，沿高度方向具有高导热系数的碳蜂窝的制备方法。

本发明提供了一种碳蜂窝，

所述碳蜂窝的蜂窝壁为二维碳布；

相邻的二维碳布由缝合碳纤维缝合；

所述二维碳布由碳纤维I和碳纤维II编织得到；

所述编织为以碳纤维I为经向，碳纤维II为纬向进行编织；

所述碳纤维I为拉伸模量为377-600GPa的碳纤维；

所述碳纤维II为导热系数为500-1000W/m·K的碳纤维；

所述碳蜂窝的蜂窝壁表面包覆有RTM树脂。

所述拉伸模量为377-600GPa的碳纤维包括PAN基碳纤维。

所述缝合碳纤维包括T300，T700或T800中的一种。

所述导热系数为500-1000W/m·K的碳纤维包括中间相沥青基碳纤维。

所述碳蜂窝的壁厚为0.1-0.5mm，高度为5-50mm。

所述碳蜂窝的蜂窝边长为5-20mm。

所述碳蜂窝的体积密度为30-300kg/m³。

所述缝合碳纤维的排间距为0.5mm～1.5mm。