本發明專利技術涉及一種新型低碳化溫度的碳/碳復合材料基體前驅體組合物。按重量計，它包括100份的糖類物質，0.01~100份含磷化合物及0~200份的水。該組合物采用具有酸源作用的含磷化合物作為液相浸漬碳/碳復合材料的前驅體組成之一，具有制備與成炭工藝簡單、原料來源廣、環境友好、適用性廣、生產成本低廉、成炭效率高等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種低碳化溫度的碳/碳復合材料基體前驅體組合物，屬于化工
技術介紹
碳-碳復合材料是指以碳纖維作為增強體，以碳作為基體的一類復合材料。它作為碳纖維復合材料家族的一個重要成員，具有密度低、高比強度比模量、高熱傳導性、低熱膨脹系數、斷裂韌性好、耐磨、耐燒蝕等特點，尤其是其在高溫環境下，其強度隨著溫度的升高，不僅不會降低反而有所升高，這是其它任何材料所無可比擬的，使其在航空剎車片、航天飛機熱防護和火箭噴管等領域獲得了廣泛的應用；同時碳-碳復合材料根據需要可制成不同結構、規格、結構的碳-碳復合材料制品，適用于航空、航天、冶金、汽車、核工業及其它 工業領域。目前，根據碳-碳復合材料致密化工藝所采用的基體前驅體的類型，碳-碳復合材料的制作工藝主要有兩種方法化學氣相滲透法(CVI)法和液相浸潰-碳化法。CVI法存在制備周期長、成本高、原料氣的利用率低、基體碳的微觀結構不穩定、材料的致密度低，并存在密度梯度等缺點，從而限制了其在大范圍內的推廣使用。液相浸潰-碳化法以熱塑性浙青或熱固性樹脂為基體前驅體，這些原料在高溫下發生一系列復雜化學變化而轉化為基體碳。這種方法所用原料低廉、設備簡單、制作周期短，已成為碳-碳復合材料研究的一個執占。就液相浸潰-碳化法而言，其前驅體的組成和結構十分重要，它不僅影響致密化效率與碳-碳復合材料的生產效率，而且也影響碳-碳復合材料的機械性能和物理性能。現有的研究工作主要以熱塑性浙青或酚醛樹脂等熱固性樹脂為前驅體，但存在著一些不足，主要表現在1)上述前驅體均需在超過iooo°c的無氧氣氛中重復碳化，進而導致碳-碳復合材料的制備工藝繁瑣，成本高；2)為了降低前驅體化合物的粘度，液相浸潰-碳化法往往需要大量使用有機溶劑，這顯然不適應環保意識不斷增強的環境友好型材料的發展；3)上述前驅體均來源于石油、煤炭、天然氣等不可再生能源，這顯然不符合日益緊缺的全球化能源危機和日趨嚴峻的環保問題對新材料提出的發展要求。因此，如何降低前驅體的成炭溫度與粘度、提供“綠色環保”的新型前驅體一直是液相浸潰-碳化法制備碳-碳復合材料所亟待解決的關鍵課題之一。糖類物質是一種含多羥基(2個或2個以上)的醛類(Aldehyde)或酮類(Ketone)化合物，在水解后能變成以上兩者之一的有機化合物。在美國專利“Low-temperaturedensification of carbon fiber preforms by impregnation and pyrolysis of sugars，，(5882726)中，公開了一種利用糖類物質制備碳_碳復合材料，具有原料來源廣、制備工藝簡單、適用性廣、生產成本低廉、碳化溫度低且無需高壓絕氧等優點；但同樣存在成炭效率低、炭化過程中易產生氣泡等問題。針對現有液相浸潰碳的前驅體所存在的問題，提供一種原料來源廣、制備工藝簡單、適用性廣、生產成本低廉、成炭效率高的液相浸潰碳的前驅體組合物，從而解決碳-碳復合材料所亟待解決的關鍵問題，具有十分重要的應用價值和學術意義。
技術實現思路
為了克服現有技術存在的不足，本專利技術的目的在于提供一種原料來源廣、制備工藝簡單、適用性廣、生產成本低廉、成炭效率高的液相浸潰碳的前驅體組合物，從而解決碳-碳復合材料所亟待解決的關鍵問題。為達到上述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案是提供一種新型液相浸潰碳的前驅體組合物，其特征在于按重量計，它包括100份的糖類物質，O. OOf 100份含磷化合物及(Γ200份的水。 所述的一種低碳化溫度的碳/碳復合材料基體前驅體組合物，其特征在于所述糖類物質為果糖、蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、核糖、半乳糖、棉籽糖等糖類物質中的一種，或者它們的組合。所述的一種低碳化溫度的碳/碳復合材料基體組合物，其特征在于所述含磷化合物為磷酸、磷酸銨、磷酸二氫鉀、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、磷酸鈉、三聚磷酸鈉、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、多聚磷酸、六偏磷酸鈉、磷酸氫二鉀、磷酸二氫銨、聚磷酸銨中的一種，或者它們的組合。與現有技術相比，本專利技術取得的有益效果是I.本專利技術采用含磷化合物作液相浸潰碳的前驅體的組成之一，其獨特的酸源作用，不僅能夠賦予糖類物質高的成炭效率，而且能夠有效地解決糖類物質在炭化過程中易產生氣泡的難題；2.本專利技術所公開的液相浸潰碳的前驅體組合物具有制備與成炭工藝簡單、原料來源廣、環境友好、適用性廣、生產成本低廉、成炭效率高等特點，能夠解決碳-碳復合材料所亟待解決的關鍵問題。具體實施例方式下面結合實施例對本專利技術作進一步描述實施例I按重量比，將IOOg果糖與O. OOlg磷酸銨于110°C條件下混合均勻，即得液相浸潰碳的前驅體組合物。實施例2按重量比，將IOOg棉籽糖、IOOg三聚磷酸鈉及200g水于室溫條件下混合均勻，即得液相浸潰碳的前驅體組合物。實施例3按重量比，將IOOg蔗糖及2g磷酸于190°C條件下混合均勻，即得液相浸潰碳的前驅體組合物。實施例4按重量比，將30g葡萄糖、70g麥芽糖及5g磷酸二氫鉀于150°C條件下混合均勻，即得液相浸潰碳的前驅體組合物。實施例5按重量比，將60g核糖、40g半乳糖、5g磷酸二氫鈉及2g磷酸氫二鈉于180°C條件下混合均勻，即得液相浸潰碳的前驅體組合物。實施例5按重量比，將IOOg核糖、2g磷酸鈉及Ig磷酸氫二銨于100°C條件下混合均勻，SP得液相浸潰碳的前驅體組合物。實施例6 按重量比，將75g核糖、25g麥芽糖、4g多聚磷酸及3g磷酸氫二鉀于110°C條件下混合均勻，即得液相浸潰碳的前驅體組合物。實施例7按重量比，將IOOg蔗糖、4g六偏磷酸鈉及3g磷酸二氫銨于190°C條件下混合均勻，即得液相浸潰碳的前驅體組合物。實施例8按重量比，將IOOg蔗糖、4g聚磷酸銨及40g水于室溫條件下混合均勻，即得液相浸潰碳的前驅體組合物。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種低碳化溫度的碳/碳復合材料基體前驅體組合物，其特征在于：按重量計，它包括100份的糖類物質，0.001~100份含磷化合物及0~200份的水。
【技術特征摘要】
1.一種低碳化溫度的碳/碳復合材料基體前驅體組合物，其特征在于按重量計，它包括100份的糖類物質，O. OOflOO份含磷化合物及(Γ200份的水。2.根據權利要求I所述的一種低碳化溫度的碳/碳復合材料基體前驅體組合物，其特征在于所述糖類物質為果糖、蔗糖、葡萄糖、麥芽糖、核糖、半乳糖、棉籽糖等糖類物...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳立新，卓東賢，馬林，翁子驤，王睿，
申請(專利權)人：中國科學院福建物質結構研究所，
類型：發明
國別省市：
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