发明内容

(一)解决的技术问题

本发明涉及一种耐高温型碳纤维复合材料，从而解决碳纤维和树脂的刚韧性匹配度差、相融性不好和复合材料耐热性能差的不足。

(二)技术方案

为实现上述密封性好与方便快捷优点，本发明采用的具体技术方案如下：

一种耐高温型碳纤维复合材料及其制备方法，所述材料由以下质量份数的原料组成：碳纤维50～60份、酚醛环氧树脂30～40份、磷酸锆粉体10～ 20份、甲基丙烯酸缩水甘油脂40～60份、复合填料3～5份、固化剂15～ 20份、促进剂2～4份、抗氧剂0.5～1.5份、惰性气体1～5份、防老化剂 0.5～0.8份、陶瓷纤维10～20份；氟碳树脂5～15份、颜料1～5份、分散剂1～10份、消泡剂5～15份、成膜助剂3～9份、防沉剂2～3份。

一种耐高温型碳纤维复合材料及其制备方法，包括以下步骤：1、将碳纤维编织成平纹布，纤维体积分数为50％；通过热压罐成型工艺使得碳纤维复合材料成型，制备碳纤板初料，且控制气压和温度，使得成型后碳纤板初料的表面非完全固化；

2、碳纤维预制体预处理：将步骤1所得平纹布置于真空炉中，在氩气气氛中升温至300℃，保温2小时，降至室温，取出备用；

3、对碳纤维预制体进行涂覆、磷酸浸渍与固化：先将磷酸锆粉体用水调制成浆料(浆料中磷酸锆的浓度为35wt％),将浆料刷涂于经步骤2处理的碳纤维布上(涂层厚度为1～10微米)，将刷涂后的碳纤维布层叠，再进行穿刺操作，加热至550℃，保温3h；然后真空(真空度150Pa)吸入20wt％磷酸溶液，直至淹没织物为止，浸渍1h；取出后加热至600℃，保温2h,使织物中的物料交联、固化；

4、高温处理：将步骤3所得碳纤维预制体放入高温炉中，在氮气气氛中加热至900℃，保温2h，降至室温。

5、再次高温成型。

进一步的制备中，所述的步骤1中，温度为800℃～1200℃；

述的步骤2中，烘烤温度为1200℃～2500℃。

进一步的制备中，所述的步骤3中，烘烤温度为1500℃～2500℃。

进一步的制备中，所述的步骤2中，所述的惰性气体为不含氧的惰性气体。

进一步的制备中，所述的惰性气体为氦气。

进一步的制备中，所述的步骤5后，将制备出的碳纤板降温，制得成品。

陶瓷纤维是一种绝热耐高温，重量轻质材料，具有优良热稳定性、化学稳定性、无腐蚀性、优良抗垃强度，优良的吸音性及抗震性、耐腐蚀、最大特点在于价格便宜。每公斤2.5元，本发明的复合材料就是：碳纤维和陶瓷纤维与纳米无机硅耐高温树脂复合成一体的材料，那这个复合材料就是低成本轻量化耐高温高强度的特种复合材料，即低成本碳纤维复合材料。

(2)高熔点特种陶瓷复合材料本高熔点特种复合陶瓷材料是由高熔点无机材料与碳纤维复合，经化学及物理反应生成一种具有一定韧性陶瓷材料，是一种氧化铝、氧化硅、碳化硅、碳化锆与碳纤维的新型复合陶瓷材料，集耐腐蚀耐磨、耐高温、高硬度有一定韧性为一体新型工业复合陶瓷材料。

(3)耐高温1500度陶瓷/碳纤维复合材料:本复合材料是耐高温纳米无机硅树脂胶，内含轻体陶瓷基材料，与碳纤维的复合，得到轻体低成本耐高温碳纤维复合材料本发明低成本表现在于使用价格低廉的陶瓷基体材料及成本低的耐高温纳米无机硅树胶，此碳纤维复合材料整体比重为1.7～2.0，平均每公斤复合材料成本为40～60元，而碳纤维每公斤120元。

(4)耐高温1500度陶瓷/碳化硅纤维复合材料:这是一种以碳化硅为陶瓷基体与碳化硅纤维、碳纤维复合材料，本复合材料是耐高温纳米无机硅树脂胶、碳化硅为陶瓷基材料，与碳化硅纤维及碳纤维复合，为解决复材发脆问题。加入部分碳纤维增韧，碳化硅增强，从而得到耐高温低成本高强碳化硅纤维复合材料。

本发明的有益效果：

本发明通过在碳纤维原料中引入树脂材料酚醛环氧树脂和乙烯～四氟乙烯共聚物，加工所得的碳纤维复合材料不仅具有耐高温性能，而且材料的抗老化性能和耐拉伸性能提高，树脂的成型工艺时间短，可缩短复合材料的生产周期，降低生产成本。