[发明专利]一种高体积分数碳粘结短切碳纤维复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种高体积分数碳粘结短切碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括：通过机械搅拌分散无胶短切碳纤维，烘干，得到预分散短切碳纤维；采用弹花机对预分散短切碳纤维再次撕咬分散，形成具有交织结构的短切碳纤维蓬松堆积体；将具有交织结构的碳纤维蓬松堆积体压缩，得到预成型短切碳纤维体；将预成型短切碳纤维体成型、浸渗酚醛树脂溶液，得到短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料；再经加热固化，高温碳化裂解酚醛树脂，得到高体积分数碳粘结短切碳纤维复合材料；

所述弹花机的出口分为两箱体结构，碳纤维收集箱连接弹花机出口，片状碳纤维收集箱连接出风口，含碳纤维气流从弹花机出口进入，刚被刺辊分散的碳纤维落入碳纤维收集箱，片状碳纤维在出风口处团聚并落入片状碳纤维收集箱。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述浸渗酚醛树脂、加热固化、高温碳化裂解酚醛树脂之后，再进行二次浸渗酚醛树脂、加热固化、高温碳化裂解酚醛树脂，得到高体积分数碳粘结短切碳纤维复合材料。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述分散为将无胶短切碳纤维和分散剂倒入水中；所述分散剂为聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠中的至少一种；所述无胶短切碳纤维的平均长度为3-8mm。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂：无胶短切碳纤维：水的质量比为1：1-10：500-1500。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述机械搅拌转速为2000-4000r/分钟，时间为0.5-2小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述弹花机分散碳纤维的参数包括：给料对辊罗拉的转速为20-40r/分钟，刺辊的转速为200-400r/分钟，对辊与刺辊的间距为1-3mm，喂料速度为5-20g/分钟。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述压缩为将短切碳纤维堆积体按横纵等比例压缩，保持压力的时间为20-30分钟。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸渗的酚醛树脂溶液的浓度在50wt%-70wt%之间，浸渗时间为2-3小时。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热固化的温度为150-250℃；加热固化的时间为3-5小时。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温碳化裂解酚醛树脂的温度为400-550℃，保温时间为1-3小时。

11.一种如权利要求1-10中任一项所述的制备方法得到的高体积分数碳粘结短切碳纤维复合材料，其特征在于，所述高体积分数碳粘结短切碳纤维复合材料的体积分数为12%-15%；所述高体积分数碳粘结短切碳纤维复合材料XY轴方向压缩强度为26±3MPa，Z轴方向压缩强度为50±8MPa，弯曲强度为35±10MPa。