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一种膜连续碳纤维束的制备方法

阅读:858发布:2020-05-08

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1.一种膜连续碳纤维束的制备方法,其特征在于,连续碳纤维束是在碳化硅膜
连续碳纤维束膜机中通入工艺气体在被加热的碳纤维束表面连续沉积碳化硅制成碳化
硅膜连续碳纤维束,其中,碳化硅膜连续碳纤维束镀膜机是由碳纤维室(1)、气相沉积室(2)、混合气体室(3)、氮气室(4)、碳化硅膜连续碳纤维束载物平台(5)、碳纤维滚(6)、碳纤维束(7)、通道(8)、对棍石墨滚(9)、对棍石墨滚(10)、通道(11)、通道(12)、通道(13)、切刀(14)、气体入口(15)、排出口(16)、进口(17)、气相沉积室隔热屏(18)组成的;
对棍石墨滚(9)和对棍石墨滚(10)分别与电源的两极相接,通电后将碳纤维束加热到
900 1100℃,对棍石墨滚(9)和对棍石墨滚(10)的转速协调一致;
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工艺气体为三氯甲基硅烷气、氢气和氩气的混合气体,三氯甲基硅烷气:氢气:氩气的
摩尔比为1:6 10:8 12,流量控制在100 1200ml/min;
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碳化硅膜连续碳纤维束中碳化硅膜的厚度是由工艺气体的摩尔比、碳纤维束(7)的温
度和对棍石墨滚(9)(10)的转速共同控制。

说明书全文

一种膜连续碳纤维束的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种碳纤维和陶瓷复合材料的制备方法,属于复合材料制备技术领域。

背景技术

[0002] 碳纤维表面沉积碳化硅膜通常是将碳纤维放入沉积炉内间歇式制备,效率非常低,且碳纤维的长度和形态无法满足需要。另外,碳纤维在间歇式炉内为被动受热,大部分碳化硅沉积在温度较高的坩埚内壁上,耗能大,且事倍功半。另外,大型热工设备使用碳化硅陶瓷管、碳化硅陶瓷板、碳化硅陶瓷方梁等,其结构强度较低,急需高强度的碳纤维-陶瓷复合材料替代。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种能克服上述缺陷、实现低成本高效制备碳化硅膜连续碳纤维束的制备方法。其技术方案为:连续碳纤维束是在碳化硅膜连续碳纤维束膜机中通入工艺气体在被加热的碳纤维
束表面连续沉积碳化硅制成碳化硅膜连续碳纤维束,其中,碳化硅膜连续碳纤维束镀膜机是由碳纤维室(1)、气相沉积室(2)、混合气体室(3)、氮气室(4)、碳化硅膜连续碳纤维束载物平台(5)、碳纤维滚(6)、碳纤维束(7)、通道(8)、对棍石墨滚(9)、对棍石墨滚(10)、通道(11)、通道(12)、通道(13)、切刀(14)、气体入口(15)、排出口(16)、进口(17)、气相沉积室隔热屏(18)组成的;
对棍石墨滚(9)和对棍石墨滚(10)分别与电源的两极相接,通电后将碳纤维束加热到
900 1100℃,对棍石墨滚(9)和对棍石墨滚(10)的转速协调一致;
~
工艺气体为三氯甲基硅烷气、氢气和氩气的混合气体,三氯甲基硅烷气:氢气:氩气的
摩尔比为1:6 10:8 12,流量控制在100 1200ml/min;
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碳化硅膜连续碳纤维束中碳化硅膜的厚度是由工艺气体的摩尔比、碳纤维束(7)的温
度和对棍石墨滚(9)(10)的转速共同控制。
[0004] 本发明与现有技术相比,其优点为:1、本发明是采用碳化硅膜连续碳纤维束镀膜机,通入工艺气体在被加热的碳纤维束表
面连续沉积碳化硅制成碳化硅膜连续碳纤维束,碳化硅膜连续碳纤维束和碳化硅膜的厚度可以随机任意选择,生产效率高;
2、由于本发明是直接加热碳纤维束,高温裂解生成的碳化硅绝大部分沉积在碳纤维束
的表面,极少部分沉积在隔热屏上,不但节省原材料、节能且生产效率高。
附图说明
[0005] 图1是本发明所使用的碳化硅膜连续碳纤维束镀膜机结构示意图:1.碳纤维室,2.气相沉积室,3.混合气体室,4.氮气室,5.碳化硅膜连续碳纤维束载物平台,6.碳纤维滚,7.碳纤维束,8.通道,9.对棍石墨滚,10.对棍石墨滚,11.通道,12.通道,
13.通道,14.切刀,15.气体入口,16.排出口,17.进口,18.气相沉积室隔热屏。

具体实施方式

[0006] 碳化硅膜连续碳纤维束镀膜机是由5主要部分组成的,包括:碳纤维室1;气相沉积室2;混合气体室3;氮气室4;碳化硅膜连续碳纤维束载物平台5;工作时,碳纤维滚6释放碳纤维束7,通过通道8进入气相沉积室2,经过两组接入电极
对棍石墨滚9和10被加热后在连续碳纤维束表面沉积碳化硅薄膜,对棍石墨滚(9)和对棍石墨滚(10)的转速协调一致,然后通过通道11进入混合气体室3,再通过通道12进入氮气室4,再通过通道13到碳化硅膜连续达碳纤维束载物平台5,经切刀14切割制成规定长度的碳化硅膜连续碳纤维束,并置于碳化硅膜连续碳纤维束载物平台5上收集包装
气相沉积工作气体是通过气体入口15进入并充满气相沉积室2,在被加热的碳纤维束
表面裂解生成碳化硅同时沉积在其表面,过剩气体通过通道11进入混合气体室3,然后从排出口16排出;
氮气从进口17进入氮气室4,从通道12和13排出,通过调整氮气压阻止混合气体和空
气分别从通道12和13进入氮气室4。
[0007] 实施例1T33碳纤维束加热到1100℃;
三氯甲基硅烷气:氢气:氩气的摩尔比为1:6:8,流量控制在1200ml/min;
对棍石墨滚(9)(10)的转速的线速度为2cm/ min;
碳化硅膜厚度为9.1µm。
[0008] 实施例2T300碳纤维束加热到1000℃;
三氯甲基硅烷气:氢气:氩气的摩尔比为1:8:10,流量控制在600ml/min;
对棍石墨滚(9)(10)的转速的线速度为0.6cm/ min;
碳化硅膜厚度为5.3µm。
[0009] 实施例3T300碳纤维束加热到900℃;
三氯甲基硅烷气:氢气:氩气的摩尔比为1: 10: 12,流量控制在100ml/min;
对棍石墨滚(9)(10)的转速的线速度为0.8cm/ min;
碳化硅膜厚度为1.6µm。
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