一种可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，以酚醛树脂作为基体，融入可膨胀石墨增强体后制成浸渍液，通过真空浸渍PAN基预氧化纤维毡，经固化和干燥处理后，在高温退火条件下，一步实现碳气凝胶基体构筑、PAN纤维毡碳化以及可膨胀石墨的原位膨胀，从而制得低收缩率、轻质、高强的隔热‑承载一体化碳气凝胶复合材料。本发明专利技术的工艺过程简单易操作，所得复合材料兼具良好的力学强度和高温隔热性能，适合大尺寸制备和批量化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高温隔热材料，尤其涉及一种可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法及该复合材料在高温隔热领域的用途。

技术介绍

1、气凝胶材料是由气态分散介质填充在纳米多孔网络骨架中而形成的超轻质材料，纳米级孔道及三维网络结构赋予其超低的热导率，是隔热材料领域研究的热点。碳气凝胶自1989年由pekala等通过间苯二酚-甲醛有机气凝胶裂解制得以来，在国内外引起广泛研究。碳气凝胶因其低密度、低热导率及高比消光系数特性，在惰性气氛下2800℃的超高温环境中依然能够保持其介孔结构，是航空航天领域热防护系统中极具应用潜力的超高温隔热材料之一。然而，碳气凝胶高度发达的孔隙结构和刚性的碳骨架导致其固有脆性和较低的机械强度，大尺寸制备易开裂，严重限制了其实际应用。

2、为了提高碳气凝胶的力学性能，通常采用添加增强体来制备碳气凝胶复合材料。目前常用的增强体有纤维、碳纳米管、石墨烯等。其中，纤维类增强体因其较高的长径比、出色的强度以及易纺织成型等特点，成为碳气凝胶的主要增强体之一。碳纤维、陶瓷纤维等刚性纤维增强体，虽然可以显著提高材料的力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于，所述多尺度增强碳气凝胶复合材料的基体为酚醛树脂基碳气凝胶，大尺度增强体为PAN基碳纤维毡体，中等尺度增强体为可膨胀石墨。

3.根据权利要求1所述的可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酚醛树脂为固含量大于75％的液态酚醛树脂，所述可膨胀石墨为粒度50-300目、膨胀倍数50-200倍、经插层酸化处理的鳞片石...

【技术特征摘要】

1.一种可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于，所述多尺度增强碳气凝胶复合材料的基体为酚醛树脂基碳气凝胶，大尺度增强体为pan基碳纤维毡体，中等尺度增强体为可膨胀石墨。

3.根据权利要求1所述的可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述酚醛树脂为固含量大于75％的液态酚醛树脂，所述可膨胀石墨为粒度50-300目、膨胀倍数50-200倍、经插层酸化处理的鳞片石墨。

4.根据权利要求1所述的可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂为乙二醇，所述固化剂为碳酸钠、碳酸氢钠、六亚甲基四胺、乙酸乙烯酯和氯化铵中的一种。

5.根据权利要求1所述的可膨胀石墨辅助降低碳化收缩率制备多尺度增强碳气凝胶复合材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，pr与溶剂质量比为1：2-6，...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞洁，王俏倩，黄竹林，李昕扬，郑春雪，李明，胡小晔，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：