[发明专利]一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料及其制备工艺

权利要求书

1.一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤:

步骤（一）、以中间相沥青基碳纤维布为XY向增强体，高模碳纤维为Z向增强纤维，制备三维碳纤维织物，所述制备得到的三维碳纤维织物中的纤维体积含量为40%～70%，Z向穿刺纤维间距为2mm～8mm；

步骤（二）、将步骤（一）制备得到的三维碳纤维织物放入高温炉中进行热处理，释放织物编织应力；

步骤（三）、将步骤（二）热处理后的三维碳纤维织物进行中间相沥青浸渍；其中中间相沥青浸渍温度为280～350℃，浸渍压力为-0.1～5MPa，保温保压时间为1～5h；

步骤（四）、将步骤（三）浸渍中间相沥青后的三维碳纤维织物进行碳化处理；

步骤（五）、将步骤（四）碳化处理后的三维碳纤维材料进行高温处理；

步骤（六）、重复步骤（三）～步骤（五），并逐步增加中间相沥青浸渍时的浸渍压力，压力范围为5～70MPa，直至三维碳纤维材料密度大于1.70g/cm³；

步骤（七）、将三维碳纤维材料进行超高温石墨化处理，即制得三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（二）中三维碳纤维织物热处理温度为1200～1800℃，热处理时间为1～5h。

3.根据权利要求1所述的一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（四）中三维碳纤维织物进行碳化处理的工艺曲线为：室温～350℃，升温速率为5～10℃/min；350～450℃，升温速率为1～5℃/min；450℃，保温1～10h；450～650℃，升温速率为1～5℃/min；650℃，保温1～10h；650～900℃，升温速率为3～5℃/min，900℃，保温1～5h；自由降温。

4.根据权利要求1所述的一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（五）中高温处理工艺曲线为：室温～900℃，升温速率为10～15℃/min；900～1200℃，升温速率为5～10℃/min；1200℃保温1～4h；1200℃～目标处理温度，升温速率为3～5℃/min；在目标处理温度下保温1～4h；控制降温速率为5～15℃/min直到温度降至900℃以下；900℃以下自由降温；所述目标处理温度为1800℃～2500℃。

5.根据权利要求1所述的一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（七）中超高温石墨化处理工艺曲线为：以1～15℃/min的速率升温至2500℃以上并保温1～10h，随后自由降温，完成石墨化处理。

6.根据权利要求1～5任一权利要求所述的一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料的制备工艺，其特征在于：所述步骤（一）中的高模碳纤维为M40J纤维、M55J纤维、M60J纤维、M40纤维、P120纤维、K1100纤维、K13C2U纤维或K13D2U纤维。

7.一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料，其特征在于：以中间相沥青基碳纤维布为XY向增强体、高模碳纤维为Z向增强纤维、中间相沥青为基体碳的前驱体制备得到。

8.根据权利要求7所述的一种三维中间相沥青基高热导率碳/碳复合材料，其特征在于：所述高模碳纤维为M40J纤维、M55J纤维、M60J纤维、M40纤维、P120纤维、K1100纤维、K13C2U纤维或K13D2U纤维。