[发明专利]碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料及其制备方法和碳纤维增强炭气凝胶复合材料

权利要求书

1.一种碳纤维增强酚醛气凝胶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)将工业酚醛树脂、乙二醇和六次甲基四胺按照一定比例混合，搅拌10～50min后得混合液；向混合液中加入一定量的去离子水，继续搅拌，得到前驱体溶液；

(2)将步骤(1)所得的前驱体溶液注入放有碳纤维增强体的模具中，液面没过碳纤维毡体，使其充分浸渍；

(3)将步骤(2)中装有碳纤维增强体的模具放入烘箱，经加热反应后得到碳纤维增强酚醛湿凝胶；

(4)将步骤(3)所得的碳纤维增强酚醛湿凝胶脱模后放入干燥箱中，在50～170℃条件下进行干燥，干燥时间为3～30h，干燥完成后得到所述碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料。

2.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于：所述碳纤维增强体为碳纤维针刺毡体，所述碳纤维针刺毡体为短切粘胶基碳纤维、短切聚丙烯晴基碳纤维、粘胶基碳纤维长纤维和聚丙烯晴碳纤维长纤维的一种。

3.根据权利要求1所述的碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述混合液中，工业酚醛树脂、乙二醇和六次甲基四胺的重量比例为(10～100)∶(10～1000)∶(1～15)；所加入的去离水重量为所述混合液重量的1％～20％。

4.根据权利要求1所述的碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述加热反应的温度范围为50～250℃，反应时间为5～40h。

5.根据权利要求4所述的碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，模具放入烘箱后，先在50～80℃时保温3～10h，再在85～165℃时保温10～25h，最后在170～250℃时保温2～5h；前驱体溶液发生相分离后得到碳纤维增强酚醛湿凝胶。

6.一种利用权利要求1-5任一所述方法制备的碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料。

7.根据权利要求6所述的碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料，其特征在于：所述碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料是由三维网状结构的酚醛气凝胶基体填充于碳纤维增强体的孔隙内形成，所述碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料的密度范围为0.2～0.75g/cm³。

8.根据权利要求7所述的碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料，其特征在于：所述碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料的制备过程中，通过调整酚醛树脂和乙二醇的配比，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，能进一步调控复合材料的密度。

9.一种利用权利要求6所述的碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料制备的碳纤维增强炭气凝胶复合材料，其特征在于：将所述碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料置于炭化炉内，在氩气气氛中，炭化炉按照升温速度2～10℃/min升温至炭化终温600～900℃，在600～900℃保温2～5h后，即获得所述碳纤维增强炭气凝胶复合材料。

10.根据权利要求9所述的碳纤维增强炭气凝胶复合材料，其特征在于：该碳纤维增强炭气凝胶复合材料是由三维网状结构的炭气凝胶基体填充于碳纤维增强体的孔隙内形成，所述碳纤维增强炭气凝胶复合材料的密度范围为0.18～0.7g/cm³。