纳米碳胶强化制备碳/碳复合材料用预制体及其性能研究
发布时间：2021-07-05 07:29
碳/碳复合材料因其优异的高温力学性能在航天军工和工业高温炉窑等领域已被广泛应用。碳/碳复合材料的预制体是影响其性能和成本的主要因素。基于编制技术的预制体具有工艺复杂,生产周期长和成本高等缺点,本研究制备碳/碳复合材料预制体的新型制备技术。预制体用短切碳纤维为原料,溶液分散-沉降法制备碳纤维成型体,并用纳米碳胶粘结和增强碳纤维制备而成。纳米碳胶从有机纳米胶前驱体出发,经真空浸渍成型体、原位聚合、常压干燥和高温炭化生成。本文研究了纳米碳胶的制备条件,优化了碳纤维成型体的制备条件,研究了纳米碳胶强化碳/碳复合材料预制体的压缩性能、弯曲性能和开口孔隙率等的影响因素。主要结论如下:（1）以苯酚、间甲酚和糠醛为原料,正丙醇为溶剂,氯乙酰为催化剂,通过溶胶-凝胶反应、常压干燥及炭化制备得到具有纳米骨架和孔隙的纳米碳胶,并考察了前驱体的质量分数对纳米碳胶的影响。实验结果表明:间甲酚与苯酚的摩尔比及醛酚摩尔比固定时,加大苯酚、间甲酚和糠醛的总质量分数（从18%到26%）,所制备得纳米碳胶颗粒尺寸从37nm逐渐变小到12nm,最大比表面积为401.6m2/g,最大密度为0.436g/cm3。（2）通过正交...
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１碳纤维的有关产品??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｒｏｄｕｃｔｓ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒｓ??
图１．２碳滕复合材料的实际应用??Ｆｉｇ．１．２?Ｐｒａｃｔｉｃａｌ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??在航空航天领域中的应用??碳复合材料在航空航天领域中的应用最成熟的为刹车盘［２３］。由于碳／碳的性能较好，且比较稳定，所以选择碳／碳复合材料用于飞机的刹车盘，的工作环境是高温状态，而且一般的金属材料的熔点较低，己经远远的要求，因为碳／碳复合材料的热稳定性较好，在航空航天刹车盘的应目前，我国在这个领域己经涉足，做出的产品价格相对于国外来说，比在碳／碳复合材料的相关制品方面己经做得非常成熟，比如民航飞机上比较广泛［２５］。??在高温领域中的应用??合材料的突出特点是高温力学性能较为优异，利用这个优点，己经做出，其制品在高温领域中的应用也比较广泛［２６］。一般在高温领域中，工件对于高温制品的要求比较高，传统的石墨制品，比如高温炉中应用是由于石墨在高温的条件下，其热膨胀现象较为严重，在工厂的正常
？載＿?■??图２．１弯曲试验装置示意图??Ｆｉｇ．２．１?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｂｅｎｄｉｎｇ?ｔｅｓｔ?ｄｅｖｉｃｅ??ｌｄａｂｉｎｉ的Ｓｕｎ５００型万能材料实验机。采用三点弯曲法，参性能测试时取的预制体样品的尺寸为６４?ｍｍＸ?１０?ｍｍＸ４?ｍ５?ｍｍ／ｍｉｎ，且对应弯曲的挠度为５０?ｍｍ，测试结束时仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]沥青浸渍炭化C/C复合材料密度及孔隙分布[J]. 周绍建,黄剑,吴书锋,嵇阿琳,张智. 宇航材料工艺. 2014(06)
[2]碳纤维增强树脂基复合材料的最新应用现状[J]. 彭金涛,任天斌. 中国胶粘剂. 2014(08)
[3]高织构热解炭基炭/炭复合材料的制备与力学性能（英文）[J]. 李伟,李贺军,王杰,张守阳,杨茜,魏建锋. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(07)
[4]低密度碳/碳复合材料的制备与性能[J]. 施伟,谭毅,曹作暄. 机械工程材料. 2012(11)
[5]“三明治”C/C复合材料及其摩擦磨损性能[J]. 刘海平,田广来,张立同,范尚武,成来飞. 炭素技术. 2012(03)
[6]碳纤维复合材料刹车片的发展及应用前景[J]. 李建利,张元,张新元. 材料开发与应用. 2012(02)
[7]炭布叠层穿刺C/C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能[J]. 王杰,李克智,郭领军,李贺军,李伟,高全明,李照谦. 固体火箭技术. 2012(02)
[8]高密度预制体制备炭/炭复合材料的弯曲力学性能与断裂机制（英文）[J]. 张明瑜,苏哲安,李建立,黄启忠. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(08)
[9]高性能碳纤维的性能及其应用[J]. 张新元,何碧霞,李建利,张元. 棉纺织技术. 2011(04)
[10]碳毡体密度对Cf/C复合材料抗弯强度的影响[J]. 朱云虎,耿浩然,张芬. 济南大学学报(自然科学版). 2010(01)
博士论文
[1]炭/炭复合材料制动性能研究[D]. 熊翔.中南大学 2004
[2]炭纤维坯体结构及增密方式对炭/炭复合材料界面及性能的影响研究[D]. 陈腾飞.中南大学 2003
硕士论文
[1]真空压力浸渍制备碳/碳复合材料预制体[D]. 卢通.大连理工大学 2015
[2]变密度预制体C/C复合材料的制备及其性能研究[D]. 张洁.江南大学 2014
[3]碳纤维/环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D]. 王淑娟.吉林大学 2013
[4]人工指关节用碳/碳复合材料制备及其性能的研究[D]. 余鹏.天津大学 2012
[5]短碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究[D]. 孙小岚.东北大学 2011
[6]炭气凝胶的制备及在超级电容器电极中的应用[D]. 赵海霞.大连理工大学 2006
[7]树脂浸渍法增密制备炭/炭复合材料[D]. 李晔.中南大学 2002
本文编号：3265647
【文章来源】：上海应用技术大学上海市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１碳纤维的有关产品??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｒｏｄｕｃｔｓ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｆｉｂｅｒｓ??
图１．２碳滕复合材料的实际应用??Ｆｉｇ．１．２?Ｐｒａｃｔｉｃａｌ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??在航空航天领域中的应用??碳复合材料在航空航天领域中的应用最成熟的为刹车盘［２３］。由于碳／碳的性能较好，且比较稳定，所以选择碳／碳复合材料用于飞机的刹车盘，的工作环境是高温状态，而且一般的金属材料的熔点较低，己经远远的要求，因为碳／碳复合材料的热稳定性较好，在航空航天刹车盘的应目前，我国在这个领域己经涉足，做出的产品价格相对于国外来说，比在碳／碳复合材料的相关制品方面己经做得非常成熟，比如民航飞机上比较广泛［２５］。??在高温领域中的应用??合材料的突出特点是高温力学性能较为优异，利用这个优点，己经做出，其制品在高温领域中的应用也比较广泛［２６］。一般在高温领域中，工件对于高温制品的要求比较高，传统的石墨制品，比如高温炉中应用是由于石墨在高温的条件下，其热膨胀现象较为严重，在工厂的正常
？載＿?■??图２．１弯曲试验装置示意图??Ｆｉｇ．２．１?Ａ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｂｅｎｄｉｎｇ?ｔｅｓｔ?ｄｅｖｉｃｅ??ｌｄａｂｉｎｉ的Ｓｕｎ５００型万能材料实验机。采用三点弯曲法，参性能测试时取的预制体样品的尺寸为６４?ｍｍＸ?１０?ｍｍＸ４?ｍ５?ｍｍ／ｍｉｎ，且对应弯曲的挠度为５０?ｍｍ，测试结束时仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]沥青浸渍炭化C/C复合材料密度及孔隙分布[J]. 周绍建,黄剑,吴书锋,嵇阿琳,张智. 宇航材料工艺. 2014(06)
[2]碳纤维增强树脂基复合材料的最新应用现状[J]. 彭金涛,任天斌. 中国胶粘剂. 2014(08)
[3]高织构热解炭基炭/炭复合材料的制备与力学性能（英文）[J]. 李伟,李贺军,王杰,张守阳,杨茜,魏建锋. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(07)
[4]低密度碳/碳复合材料的制备与性能[J]. 施伟,谭毅,曹作暄. 机械工程材料. 2012(11)
[5]“三明治”C/C复合材料及其摩擦磨损性能[J]. 刘海平,田广来,张立同,范尚武,成来飞. 炭素技术. 2012(03)
[6]碳纤维复合材料刹车片的发展及应用前景[J]. 李建利,张元,张新元. 材料开发与应用. 2012(02)
[7]炭布叠层穿刺C/C复合材料螺栓连接件微观组织和力学性能[J]. 王杰,李克智,郭领军,李贺军,李伟,高全明,李照谦. 固体火箭技术. 2012(02)
[8]高密度预制体制备炭/炭复合材料的弯曲力学性能与断裂机制（英文）[J]. 张明瑜,苏哲安,李建立,黄启忠. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(08)
[9]高性能碳纤维的性能及其应用[J]. 张新元,何碧霞,李建利,张元. 棉纺织技术. 2011(04)
[10]碳毡体密度对Cf/C复合材料抗弯强度的影响[J]. 朱云虎,耿浩然,张芬. 济南大学学报(自然科学版). 2010(01)
博士论文
[1]炭/炭复合材料制动性能研究[D]. 熊翔.中南大学 2004
[2]炭纤维坯体结构及增密方式对炭/炭复合材料界面及性能的影响研究[D]. 陈腾飞.中南大学 2003
硕士论文
[1]真空压力浸渍制备碳/碳复合材料预制体[D]. 卢通.大连理工大学 2015
[2]变密度预制体C/C复合材料的制备及其性能研究[D]. 张洁.江南大学 2014
[3]碳纤维/环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D]. 王淑娟.吉林大学 2013
[4]人工指关节用碳/碳复合材料制备及其性能的研究[D]. 余鹏.天津大学 2012
[5]短碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究[D]. 孙小岚.东北大学 2011
[6]炭气凝胶的制备及在超级电容器电极中的应用[D]. 赵海霞.大连理工大学 2006
[7]树脂浸渍法增密制备炭/炭复合材料[D]. 李晔.中南大学 2002
本文编号：3265647
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