一种低成本、高强度纤维增强纳米多孔炭复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低成本、高强度纤维增强纳米多孔炭复合材料的制备方法，属于多孔炭和炭气凝胶制备技术领域。该方法步骤：1)前驱体树脂溶液的配置；2)压力浸渍纤维毡体；3)加压辅助固化制备湿凝胶复合材料；4)常压干燥制备酚醛气凝胶复合材料；5)高温炭化制备纳米多孔炭复合材料。本发明专利技术直接采用工业酚醛树脂取代小分子单体配制前驱体溶液，扩大了原材料来源，降低了成本，压力浸渍提高了浸渍效率，并且减少了复合材料内部缺陷，高压辅助固化缩短了固化时间，固化后的湿凝胶直接常压干燥得到有机气凝胶复合材料。该复合材料密度0.20

【技术实现步骤摘要】
1037)：(1-18)：(1-24)。
[0013]上述步骤(2)中，所述纤维毡体(复合材料增强体)为低密度碳纤维毡体、聚丙烯腈有机纤维毡体、酚醛有机纤维毡体、粘胶有机纤维毡体中的一种或者两种以上的组合。
[0014]上述步骤(2)中，压力浸渍的压力值为0-15MPa，浸渍时间为1-6h。
[0015]上述步骤(3)中，所述固化反应的温度范围为90-300℃，压力为0-15MPa，反应时间为5-20h。
[0016]上述步骤(4)中，所述常压干燥温度范围50-200℃，干燥时间为30-100h。
[0017]上述步骤(5)中，惰性气氛为氮气或者氩气，炭化炉按照升温速度2-10℃/min升温至炭化终温600-1500℃，在600-1500℃保温2-5h。
[0018]所制备的复合材料是由三维网状结构的气凝胶基体填充于纤维毡体的孔隙中，通过调整树脂、溶剂以及固化剂的含量，得到不同密度和强度的复合材料，通过添加不同含量的去离子水，可进一步有效的降低复合材料的密度，调整复合材料中气凝胶基体的微观结构。
[0019]该复合材料的密度范围为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低成本、高强度纤维增强纳米多孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：(1)前驱体树脂溶液的配制：按比例将树脂、溶剂、固化剂和去离子水混合搅拌得到均匀混合液，即为所述前驱体树脂溶液；(2)压力浸渍：将步骤(1)所得的前驱体树脂溶液注入放有纤维毡体的模具中，使前驱体树脂溶液充分浸渍；(3)加压辅助固化：将步骤(2)中装有纤维毡体的模具放入高压瓮进行升温固化后，得到纤维增强酚醛湿凝胶；(4)常压干燥：将步骤(3)所得的纤维增强酚醛湿凝胶放入干燥箱中进行常压干燥，干燥完成后得到纤维增强酚醛气凝胶复合材料；(5)炭化处理：将步骤(4)所得纤维增强酚醛气凝胶复合材料放入炭化炉中在惰性气氛条件下炭化处理，炭化后即得到所述纤维增强纳米多孔炭复合材料。2.根据权利要求1所述的低成本、高强度纤维增强纳米多孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述前驱体树脂溶液中，所述树脂为工业酚醛树脂，固化剂为六次甲基四胺，溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇和丙三醇中的一种或几种。3.根据权利要求1或2所述的低成本、高强度纤维增强纳米多孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述树脂、溶剂、固化剂和去离子水的重量比例为(10-125)：(10-1037)：(1-18)：(1-24)。4.根据权利要求1所述的低成本、高强度纤维增强纳米多孔炭复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述纤维毡体(复合材料增强体)为低密度碳纤维毡体、聚丙烯腈有机纤维毡体、酚醛有机纤维毡体、粘胶有机纤维毡体中的一种或者两种以...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤素芳，郭鹏磊，李建，庞生洋，胡成龙，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：