[发明专利]一种增强人造石墨材料的制备方法

说明书

本发明属于石墨材料制备技术领域，具体涉及一种增强人造石墨材料的制备方法。本发明方法首先对短纤维进行预处理，接着将处理过的短切碳纤维加入熔化后的粘结剂沥青中快速搅拌，使其均匀分散成单丝状态；再接着，将分散有碳纤维的粘结剂沥青加入混捏锅中与按配方配好的焦炭颗粒进行混捏搅拌，最后，将混好的糊料加入压机中压制出生制品，并通过焙烧、浸渍，在合适温度下石墨化得到碳纤维增强人造石墨材料。本发明方法制得的人造石墨材料具有抗弯强度高、抗压强度高、电阻率低、热膨胀系数低的特点。

技术领域

本发明属于石墨材料制备技术领域,具体涉及一种增强人造石墨材料的制备方法。

背景技术

常见的人造石墨材料，是以优质煅烧石油焦、粘结剂沥青作为主要原料，再加入少量其他辅料。经过粉碎、配料、成型、焙烧、浸渍，然后在2500~3000℃、非氧化性气氛中石墨化制得。人造石墨材料具有层状结构，机械强度较低。

碳纤维具有超高的强度、模量和耐腐蚀性等优良性能，以它作为增强填料的复合材料已广泛用于航空、航天、体育器械等领域，因此以碳纤维为增强填料，制得具有网状结构的人造石墨材料，提高材料的机械性能。

在制备碳纤维增强复合材料时，由于各碳纤维丝会彼此相互吸引依附，难于分散。碳纤维在基体中分散性差的主要原因：1、碳纤维单丝细小，表面积比较大，在集体中容易结团不易良好分散；2、碳纤维表面活性基团少，表面活性低等。碳纤维分散差，就难以完全发挥其网状增强作用，直接影响所制备的材料的性能。碳纤维在基体中均匀分散的技术一直是使用中的一个难题。

如何才能使碳纤维束在基体或溶液中分散均匀成更细的碳纤维细束或是单一的碳纤维细丝，根据本发明使用粘结剂沥青为油性基体这一特点，选用一种亲油性阴离子型表面活性剂处理碳纤维，使其具有良好的分散性和粘附性，能在不增加碳纤维用量的情况下尽量使碳纤维在基体中均匀分散以显著提高复合材料的力学性能。其分散机理：1、通过吸附作用吸附在碳纤维表面，在碳纤维表面形成一层薄薄的润滑膜，减少纤维之间的摩擦力和粘着力，使碳纤维互相滑过而不易缠结；2、增大纤维之间的表面电量，即增大纤维之间的表面斥力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有增强人造石墨材料的制备方法，该方法制得的石墨材料抗弯强度高、抗压强度高。

本发明所采用的技术方案为：

一种增强人造石墨材料的制备方法，包括以下步骤：

1）按比例取各原料，按粒度分布配制焦炭颗粒；

2）将亲油性脂肪醇醚磷酸酯制剂与水混合配成溶液，然后用该溶液喷洒碳纤维，再将碳纤维烘干；

3）将粘结剂加热熔化，将步骤2）分散的碳纤维加入粘结剂中并搅拌，使碳纤维分散成单丝状态分布在粘结剂中；

4）将焦炭颗粒放入混捏锅加热搅拌，将步骤3）制得的分散有碳纤维的粘结剂加入混捏锅继续混捏搅拌，先顺时针搅拌再逆时针搅拌，以得到碳纤维均匀分布的糊料；

5）将步骤4）制得的糊料放入挤压机，挤压得到生制品；

6）将步骤5）的生制品放入石墨坩埚并放置在气氛炉中进行焙烧，焙烧得到一烧品；

7）将步骤6）的一烧品进行加压浸渍，得到一浸品；

8）步骤7）得到的一浸品重复步骤6）进行二次焙烧，得到二烧品；

9）将步骤8）得到的二烧品重复步骤7）进行加压浸渍得到二浸品；

10）步骤9）得到的一浸品重复步骤6）进行三次焙烧，得到三烧品；

11）将步骤10）得到的三烧品放入真空感应石墨化炉中进行石墨化处理得到增强人造石墨材料。