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一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备

2023-02-16 10:19:01

一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备

  技术领域

  本发明涉及预浸带制备技术领域,尤其涉及一种附着界面层的SiC纤维预 浸带的制备方法及设备。

  背景技术

  随着航天和航空技术的不断进步,对材料的要求也越来越高,与各种不同 的合金相比,由碳纤维或碳化硅纤维制备的复合材料在密度、耐高温性能及使 用寿命等方面有明显的优势,其中,由碳化硅纤维制备的陶瓷基复合材料在高 温抗氧化性能方法更有突出优势。

  现有传统制备碳化硅纤维陶瓷方法是先编织再沉积界面层,如公开号为CN109650924A的专利,采用先极性编织预制体,再沉积界面层的方法得到复 合材料,但是若构件厚度比较大,则易造成中心处界面层与表面界面层不均匀 的现象出现,导致构件整体性能不高。

  同时,基于对构件结构的不同要求,加上碳化硅纤维脆性比较大的特性, 纤维磨损严重,且在某些特定时候,先编织再沉积已经提升不了构件的整体性 能。传统的预制体编织方案是手工为主,而单向带铺排方法可实现自动化生产, 此方法制成的构件成品致密且可净尺寸成型,且能实现后期构件制备的可设计 性,获得力学性能最优的构件,满足不同服役环境的要求。但是现有技术主要 对碳纤维预浸带有研究,如专利号为CN103158209B的专利公开了连续碳纤维 增强热塑性预浸带的制备方法,专利号为CN 106239937 A的专利公开了制备 连续纤维增强热塑性预浸带的装置,考虑到碳化硅纤维属于脆性材料,断裂伸 长率低且弹性小,急需一种用于制备碳化硅纤维预浸带的制备方法和设备,以 提高碳化硅纤维复合材料的性能。

  发明内容

  针对现有技术存在的上述问题,本申请提供了一种附着界面层的SiC纤维 预浸带的制备方法及设备,制备得到的预浸带各处纤维界面层均匀一致,且内 部的碳化硅纤维损耗少、无毛刺,同时本制备设备可实时控制参数,能实现全 自动化和完全可控化。

  本发明的技术方案如下:

  一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法,包含以下步骤:

  S1:连续碳化硅纤维束放卷后,经导丝辊和导向轮引入到张力轮上,张力 轮的张力为1~10N;

  S2:张力轮将连续碳化硅纤维束平直送入除浆装置,处理溶剂为丙酮,使 连续碳化硅纤维表面的集束剂充分溶解,使连续碳化硅纤维束展开;

  S3:将除浆处理后的连续碳化硅纤维束通过导向轮引入上胶装置,通过上 胶装置中主动胶轮的牵引作用和胶液的润滑作用,,通过控制刮刀得到树脂厚 度为0.1~0.5mm的连续碳化硅纤维束;

  S4:将经上胶处理的连续碳化硅纤维束引入展丝装置,展丝装置中的罗拉 辊使连续碳化硅纤维束充分展开;

  S5:将充分展开、定型的连续碳化硅纤维束进入收卷辊,并经设在所述收 卷辊下方的碾压辊进行碾压处理,从而得到平整、均匀的预浸带。

  所述步骤S1中的连续碳化硅纤维束为改性处理的连续碳化硅纤维束,所述 预处理的方法为:

  (1)将连续碳化硅纤维散丝采用化学气相沉积工艺引入界面层,得到表面 附着有界面层的碳化硅纤维散丝;

  (2)将表面附着有界面层的碳化硅纤维散丝进行上浆处理,得到带有浆液 的连续碳化硅纤维束;

  (3)将带有浆液的连续碳化硅纤维束进行开纤定型处理,使连续碳化硅纤 维束被均匀地展宽,得到连续碳化硅纤维束。

  所述界面层为PyC、SiC、B4C、ZrC、TaC、Si3N4、BN中的一种或多种。

  所述化学气相沉积工艺具体为:根据引入的界面层选择前驱体,氢气为反 应气体,氩气为稀释气体,通过鼓泡法将气体引入到化学气相沉积炉中,沉积 温度为500~1400℃,沉积压力为0.5~12KPa,沉积时间为30~300min,沉 积速度为1~5m/min,沉积的界面层厚度为100nm~2μm。

  所述前驱体为甲烷、三氯甲基硅烷、氯化硼、氯化锆、氯化钽、氯化硅、 卤化硼、氨气中的一种或几种。

  步骤S3中所述上胶装置中的胶液为酚醛树脂、硼酚醛树脂、氨酚醛树脂、 钡酚醛树脂、聚芳基乙炔树脂、聚酰亚胺树脂、呋喃树脂、酚三嗪树脂、苯并 恶嗪树脂、沥青中的一种或多种。

  步骤S4中所述罗拉辊的数量为12~30个,所述罗拉辊的加热温度控制在 100~220℃。

  步骤S5中收卷辊的直径为300~350mm,旋转速度为3~5r/min,所述碾 压辊螺距0.5~2.0mm,得到预浸带的厚度为10μm~0.2mm,宽度为200mm~ 1000mm。。

  一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备设备,包括导丝辊、导向轮、 主动送丝轮、张力轮、除浆装置、上胶装置、展丝装置、碾压辊和收卷辊, 所述连续碳化硅纤维束从导丝辊依次经过导向轮、主动送丝轮、张力轮、 除浆装置、上胶装置、展丝装置收卷于收卷辊,所述导向轮用于连续碳化 硅纤维束转向,主动送丝轮一端设置驱动,可带动连续碳化硅纤维束主动 走线,所述张力轮保持连续碳化硅纤维束主动走线张力。

  具体的,所述除浆装置包括溶剂槽,所述溶剂槽内部装有丙酮液,用 于连续碳化硅纤维束的除浆,溶剂槽的上端设置盖板,减少丙酮的挥发, 所述溶剂槽的中部设置将溶剂槽内部空间进行分割的Y型隔板,Y型隔板 将溶剂槽分为粗洗槽和精洗槽两部分,隔板的上端分叉中设置中间辊,所 述中间辊的上端设置压辊,溶剂槽的内部设置有转向轮,转向轮将连续碳 化硅纤维束引入丙酮液中,连续碳化硅纤维束从中间辊和压辊之间经过, 压辊将连续碳化硅纤维束中的丙酮液挤出,隔板上端分叉处设连通粗洗槽 的通孔,将挤出的丙酮液导入粗洗槽中。连续碳化硅纤维束通过粗洗和精 洗分别的除浆处理,除浆效果更好。本发明中的溶剂槽的长度为120~ 180mm。

  进一步的,所述溶剂槽的粗洗槽和精洗槽内部下方均设置搅动丙酮的 搅动辊,提高除浆效率,所述溶剂槽的底板内部设置加热板,保持最佳的 除浆温度,同样用于提高除浆效率。

  进一步的,连续碳化硅纤维束从除浆装置进入丙酮回收装置,所述丙 酮回收装置包括去丙酮室和用于收集丙酮的丙酮挥发箱,所述去丙酮室位 于溶剂槽出线口,过除浆后的连续碳化硅纤维束经过丙酮室,所述去丙酮 室与丙酮挥发箱连通,所述溶剂槽的内部与丙酮挥发箱连通,所述去丙酮 室与丙酮挥发箱的底板均设置加热板,加热板用于提高温度,促进丙酮挥 发,除浆后的连续碳化硅纤维束经过去丙酮室可快速去除参残余的丙酮,丙酮进入的丙酮挥发箱中通过再次加热挥发,通过循环风扇的抽动,重新 进入溶剂槽中,使得丙酮回收装置,减少丙酮在空气中的挥发,有利于环 保。

  进一步的,连续碳化硅纤维束从去丙酮室进入上胶装置,所述上胶装 置包括主动胶轮、刮辊和胶槽,所述主动胶轮的下半部分位于胶槽的内部, 胶槽的内部的装有胶液,所述连续碳化硅纤维束从所述主动胶轮的下端经 过,进行上浆,所述胶槽的底部设置加热块,加热块用于保持上浆最佳温 度,提高上浆效率,所述主动胶轮的外壁环布导轮,减少主动胶轮对连续 碳化硅纤维束的摩擦。本发明中的所述胶槽长度为70~90mm。

  进一步的,主动胶轮的出线端设置一组所述刮刀,所述连续碳化硅纤 维束从刮刀经过,将多余的胶液挤出,保持树脂厚度。

  进一步的,连续碳化硅纤维束从上胶装置进入展丝装置,所述展丝装 置包括至少三个水平排列的设置的罗拉辊,连续碳化硅纤维束上下穿过水 平排列的罗拉辊,用于连续碳化硅纤维束的展开和定型,所述罗拉辊的内 部设置加热板,促进连续碳化硅纤维束的干燥。

  进一步的,收卷辊将连续碳化硅纤维束进行收卷,收卷辊中设置加热 板,所述展丝装置与收卷辊设置厚度检测仪,所述测厚仪为非接触式的在 线厚度轮廓测量系统,采用X射线测厚仪、激光测厚仪、红外测厚仪或者 超声波测厚仪,能够实时精确测量预浸带的厚度,所述测厚仪电连接控制 器。

  进一步的,所述收卷辊的一侧设置碾压辊,碾压辊对收卷辊上的连续 碳化硅纤维束进行碾压处理从而得到平整、均匀的预浸带。

  本发明中的溶剂槽、胶槽、罗拉辊和收卷辊均设置有加热块,加热块 为通电加热丝,加热块的开关为电控,所述加热块与所述控制器电连接, 所述控制器还电连接所述张力轮和所述碾压辊。

  本发明有益的技术效果在于:

  1、本发明的碳化硅纤维制备成预浸带之前先沉积界面层,能有效解决碳化 硅纤维脆性大、断裂伸长率低且弹性小的问题,可以极大提高碳化硅纤维的韧 性,避免制备预浸带过程中出现断丝脆断现象,从而保证附着有界面层的碳化 硅纤维预浸带制备的流畅性和预浸带各性能的优异。

  2、本发明的碳化硅纤维在沉积界面层后先进行一次上浆处理,不仅能防止 碳化硅纤维发生断丝,而且能减少导向轮对碳化硅纤维的表面损伤,同时上浆 剂溶解再上胶后,能进一步增加纤维束的平展性,制成的预浸带中相邻两束纤 维重叠部分少,纤维束较薄,纤维束平整性好,预浸带表面无凸起与凹坑,使 得制备叠层构件时,层间结合更加均匀,构件各处性能一致,越薄越均匀的单 向带后期制备的构件表面质量越高。

  3、本发明采用先沉积界面层再制成预浸带的方法,可以有效保证碳化硅纤 维完整,少断丝、无毛刺,更好保留了纤维的各方面性能,同时在保证碳化硅 纤维表面的界面层均匀、一致的情况下,沉积速度快且沉积周期短,可在保证 产品质量的同时缩减生产周期,提高生产效率,另外附着有界面层的碳化硅纤 维与树脂的粘合性能优异,能有效提高碳化硅纤维预浸带的力学性能,从而可 以更准确对编织构件的力学性能进行预测。

  4、本发明的上胶处理一方面能增加预浸带的柔软度,便于铺排,另一方面 上胶树脂采用残碳量高的树脂,不仅能在后期高温裂解时增大层间力,保证界 面层不容易出现分散或滑移,而且后期致密化处理时,残留的碳元素能在高温 下与硅反应生成碳化硅,进一步增加碳化硅预浸带的致密性和均一性;另外高 残炭率的树脂具有耐高温抗热蚀的优势,能更好的促进碳化硅纤维预浸带在航 空航天领域中的应用。

  5、本发明的连续碳化硅纤维束经过胶轮后,碳化硅纤维经过数量较多的罗 拉辊,不仅方便纤维束进行展开,而且罗拉辊中的加热处理可以有效减少碳化 硅纤维的脆断,同时在辊筒处还安装有碾压轮对预浸带进行碾压,纤维束展开 更大,螺距值相对较高,可获得均匀、孔隙率低、厚度薄的预浸带,能用于制 备结构更为复杂的陶瓷构件,且性能优异。

  6、本发明的预浸带制备设备设置有厚度检测及其调控系统,通过测厚仪检 测到厚度数据,并将数据参数传输给控制器,控制器根据厚度数据调节张力轮 的张力、加热温度以及碾压辊的压力,从而实现全自动化,使设备可以根据测 厚仪检测的厚度实时控制参数,保证预浸带的薄厚度和厚度均一性,不仅节省 人力,而且完全可控。

  7、本发明的预浸带制备设备的溶剂槽中分为可将连续碳化硅纤维束通过粗 洗和精洗分别的除浆处理,提高除浆效果,溶剂槽的出线口设置丙酮回收装置, 加快连续碳化硅纤维束的丙酮的干燥速度,同时回收从连续碳化硅纤维束中挥发 的丙酮,减少丙酮在空气中的挥发,有利于环保。

  附图说明

  图1为本发明附着界面层的SiC纤维预浸带的制备设备示意图。

  图2为附着界面层的SiC纤维预浸带的制备设备上胶装置处结构示意图。

  图3为实施例1附着有PyC界面层的SiC纤维的扫描电镜图。

  图4为实施例4附着有Si3N4界面层的SiC纤维的扫描电镜图。

  图5为实施例5附着有BN界面层的SiC纤维的扫描电镜图。

  图6为实施例1附着有PyC界面层的SiC纤维预浸带的照片。

  图中:1、导丝辊;2、导向轮;3、主动送丝轮;4、张力轮;5、溶剂槽; 6、主动胶轮;7、刮刀;8、胶槽;9、罗拉辊;10、收卷辊;11、碾压辊;12、 加热板;13、测厚仪;14、去丙酮室;15、丙酮挥发箱;151、循环风扇;51、 隔板;52、转向轮;53、搅动辊;54、中间辊;55、压辊。

  具体实施方式

  下面结合附图1和实施例,对本发明进行具体描述。显然,所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本发明保护的范围。

  实施例1

  本实施例提供了一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法,包含以下 步骤:

  S1:连续碳化硅纤维束放卷后,经导丝辊1和导向轮2引入到张力轮4上, 张力轮4的张力为1N,用来稳定连续碳化硅纤维束的张力;

  S2:张力轮将连续碳化硅纤维束平直送入除浆装置,处理溶剂为丙酮,使 连续碳化硅纤维表面的集束剂充分溶解,使连续碳化硅纤维束展开;

  S3:将除浆处理后的连续碳化硅纤维束通过导向轮引入上胶装置,通过上 胶装置中主动胶轮的牵引作用和胶液的润滑作用,通过控制刮刀得到树脂厚度 为0.1mm的连续碳化硅纤维束;

  S4:将经上胶处理的连续碳化硅纤维束引入展丝装置,展丝装置中的罗拉 辊使连续碳化硅纤维束充分展开;

  S5:将充分展开、定型的连续碳化硅纤维束进入收卷辊10,并经设在所述 收卷辊10下方的碾压辊11进行碾压处理,从而得到平整、均匀的预浸带,如 图6所示。

  所述步骤S1中的连续碳化硅纤维束的制备方法,包括如下步骤:

  (1)将连续碳化硅纤维散丝采用化学气相沉积工艺引入PyC界面层,得到 表面附着有PyC界面层的碳化硅纤维散丝;

  (2)将表面附着有PyC界面层的碳化硅纤维散丝进行上浆处理,得到带有 浆液的连续碳化硅纤维束;

  (3)将带有浆液的连续碳化硅纤维束进行开纤定型处理,使连续碳化硅纤 维束被均匀地展宽,得到连续碳化硅纤维束。

  所述化学气相沉积工艺具体为:选择甲烷为前驱体,氢气为反应气体,氩 气为稀释气体,通过鼓泡法将气体引入到化学气相沉积炉中,沉积温度为 1400℃,沉积压力为12KPa,沉积速度为5m/min,沉积时间为60min,沉积的 界面层厚度为1μm,得到的附着有PyC界面层的SiC纤维如图3所示;

  步骤S3中所述上胶装置中的胶液为酚醛树脂。

  步骤S4中所述罗拉辊9的数量为12个,所述罗拉辊9的加热温度控制在 100℃。

  步骤S5中收卷辊10的直径为300mm,旋转速度为5r/min,所述碾压辊11 螺距0.5mm,得到预浸带的厚度为10um,宽度为200mm。

  一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备设备,参考图1,包括导丝辊 1、导向轮2、主动送丝轮3、张力轮4、除浆装置、上胶装置、展丝装置、 碾压辊11和收卷辊10,所述连续碳化硅纤维束从导丝辊1依次经过导向轮 2、主动送丝轮3、张力轮4、除浆装置、上胶装置、展丝装置收卷于收卷 辊10,所述导向轮2用于连续碳化硅纤维束转向,主动送丝轮3一端设置驱动,可带动连续碳化硅纤维束主动走线,所述张力轮4保持连续碳化硅 纤维束主动走线张力。

  具体的,参考图2,所述除浆装置包括溶剂槽5,所述溶剂槽5内部装 有丙酮液,用于连续碳化硅纤维束的除浆,溶剂槽5的上端设置盖板,减 少丙酮的挥发,所述溶剂槽5的中部设置将溶剂槽5内部空间进行分割的 Y型隔板51,Y型隔板51将溶剂槽5分为粗洗槽和精洗槽两部分,隔板 51的上端分叉中设置中间辊54,所述中间辊54的上端设置压辊55,溶剂 槽5的内部设置有转向轮52,转向轮52将连续碳化硅纤维束引入丙酮液中, 连续碳化硅纤维束从中间辊54和压辊55之间经过,压辊55将连续碳化硅 纤维束中的丙酮液挤出,隔板51上端分叉处设连通粗洗槽的通孔,将挤出 的丙酮液导入粗洗槽中。连续碳化硅纤维束通过粗洗和精洗分别的除浆处 理,除浆效果更好。本发明中的溶剂槽5的长度为120~180mm。

  进一步的,所述溶剂槽5的粗洗槽和精洗槽内部下方均设置搅动丙酮 的搅动辊53,提高除浆效率,所述溶剂槽5的底板内部设置加热板12,保 持最佳的除浆温度,同样用于提高除浆效率。

  进一步的,连续碳化硅纤维束从除浆装置进入丙酮回收装置,所述丙 酮回收装置包括去丙酮室14和用于收集丙酮的丙酮挥发箱15,所述去丙酮 室14位于溶剂槽5出线口,过除浆后的连续碳化硅纤维束经过丙酮室14, 所述去丙酮室14与丙酮挥发箱15连通,所述溶剂槽5的内部与丙酮挥发 箱15连通,所述去丙酮室14与丙酮挥发箱15的底板均设置加热板12,加 热板12用于提高温度,促进丙酮挥发,除浆后的连续碳化硅纤维束经过去 丙酮室14可快速去除参残余的丙酮,丙酮进入的丙酮挥发箱15中通过再 次加热挥发,通过循环风扇151的抽动,重新进入溶剂槽5中,使得丙酮 回收装置,减少丙酮在空气中的挥发,有利于环保。

  进一步的,连续碳化硅纤维束从去丙酮室14进入上胶装置,所述上胶 装置包括主动胶轮6、刮辊7和胶槽8,所述主动胶轮6的下半部分位于胶 槽8的内部,胶槽8的内部的装有胶液,所述连续碳化硅纤维束从所述主 动胶轮6的下端经过,进行上浆,所述胶槽8的底部设置加热块12,加热 块12用于保持上浆最佳温度,提高上浆效率,所述主动胶轮6的外壁环布 导轮,减少主动胶轮6对连续碳化硅纤维束的摩擦。本发明中的所述胶槽 长度为70~90mm。

  进一步的,主动胶轮6的出线端设置一组所述刮刀7,所述连续碳化硅 纤维束从刮刀7经过,将多余的胶液挤出,保持树脂厚度。

  进一步的,连续碳化硅纤维束从上胶装置进入展丝装置,所述展丝装 置包括至少三个水平排列的设置的罗拉辊9,连续碳化硅纤维束上下穿过水 平排列的罗拉辊9,用于连续碳化硅纤维束的展开和定型,所述罗拉辊9 的内部设置加热板12,促进连续碳化硅纤维束的干燥。

  进一步的,收卷辊10将连续碳化硅纤维束进行收卷,收卷辊10中设 置加热板12,所述展丝装置与收卷辊10设置厚度检测仪13,所述测厚仪 13为非接触式的在线厚度轮廓测量系统,采用X射线测厚仪、激光测厚仪、 红外测厚仪或者超声波测厚仪,能够实时精确测量预浸带的厚度,所述测 厚仪13电连接控制器。

  进一步的,所述收卷辊10的一侧设置碾压辊11,碾压辊11对收卷辊 10上的连续碳化硅纤维束进行碾压处理从而得到平整、均匀的预浸带。

  本发明中的溶剂槽5、胶槽8、罗拉辊9和收卷辊10均设置有加热块 12,加热块12为通电加热丝,加热块12的开关为电控,所述加热块与所 述控制器电连接,所述控制器还电连接所述张力轮和所述碾压辊。

  实施例2

  本实施例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  所述张力轮4调节的张力为5N。

  所述加热处理温度为60℃,所述溶剂为无水乙醇。

  所述上胶装置中的胶液为酚醛树脂,所述加热温度控制在80℃,所述树脂 厚度控制在0.3mm。

  所述罗拉辊9的数量为30个,所述罗拉辊的加热温度控制在160℃。

  所述收卷辊10的直径为320mm,旋转速度为4r/min,所述碾压辊10螺距 为2mm,得到预浸带的厚度为0.2mm,宽度为1000mm。

  所述测厚仪13为激光测厚仪。

  实施例3

  本实施例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  所述的张力轮4调节的张力为10N。

  所述除浆装置的加热处理温度为80℃,所述溶剂为无水乙醇。

  所述上胶装置中的胶液为酚醛树脂,所述加热温度控制在100℃,所述树脂 厚度控制在0.1mm。

  所述罗拉辊9的数量为20个,所述罗拉辊的加热温度控制在100℃。

  所述收卷辊10的直径为300mm,旋转速度为5r/min,所述碾压辊11螺距 1.6mm,得到预浸带的厚度为0.1mm,宽度为500mm。

  所述测厚仪13为超声波测厚仪。

  实施例4

  本实施例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  所述步骤S1中的连续碳化硅纤维束的制备方法,包括如下步骤:

  (1)将连续碳化硅纤维散丝采用化学气相沉积工艺引入Si3N4界面层,得 到表面附着有Si3N4界面层的碳化硅纤维散丝;

  (2)将表面附着有Si3N4界面层的碳化硅纤维散丝进行上浆处理,得到带 有浆液的连续碳化硅纤维束;

  (3)将带有浆液的连续碳化硅纤维束进行开纤定型处理,使连续碳化硅纤 维束被均匀地展宽,得到连续碳化硅纤维束。

  所述化学气相沉积工艺具体为:以三氯甲基硅烷和氨气为前驱体,氢气为 反应气体,氩气为稀释气体,通过鼓泡法将气体引入到化学气相沉积炉中,沉 积温度为500℃,沉积速度为5m/min,沉积压力为0.5KPa,沉积时间为600min, 沉积的界面层厚度为600nm,得到的附着有Si3N4界面层的SiC纤维如图4所 示。

  实施例5

  本实施例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  所述步骤S1中的连续碳化硅纤维束的制备方法,包括如下步骤:

  (1)将连续碳化硅纤维散丝采用化学气相沉积工艺引入BN界面层,得到 表面附着有BN界面层的碳化硅纤维散丝;

  (2)将表面附着有BN界面层的碳化硅纤维散丝进行上浆处理,得到带有 浆液的连续碳化硅纤维束;

  (3)将带有浆液的连续碳化硅纤维束进行开纤定型处理,使连续碳化硅纤 维束被均匀地展宽,得到连续碳化硅纤维束。

  所述化学气相沉积工艺具体为:以氯化硼和氨气为前驱体,氢气为反应气 体,氩气为稀释气体,通过鼓泡法将气体引入到化学气相沉积炉中,沉积温度 为500℃,沉积速度为3m/min,沉积压力为0.5KPa,沉积时间为600min,沉 积的界面层厚度为400nm,得到的附着有BN界面层的SiC纤维如图5所示。

  实施例6

  本实施例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  所述上胶装置中的胶液为聚芳基乙炔树脂。

  实施例7

  本实施例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  所述上胶装置中的胶液为苯并恶嗪树脂。

  对比例1

  本对比例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  碳化硅纤维表面未改性处理。

  对比例2

  本对比例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  上胶树脂为聚乙烯树脂。

  对比例3

  本对比例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  采用碳纤维预浸带的设备制备得到碳化硅纤维预浸带。

  对比例4

  本对比例附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备,与实施例1相 比较,其不同之处在于:

  采用碳纤维预浸带的设备制备得到碳化硅纤维预浸带。

  采用未改性处理的碳化硅纤维制备得到碳化硅纤维预浸带。

  测试例1

  对实施例1~7和对比例1~4得到的预浸带根据GB/T 1966-1996《多孔陶 瓷显气孔率、容量试验方法》进行厚度、孔隙率和厚度均一性检测,检测结果 如表1所示:

  表1

  

  

  厚度均一性为实施例1~7以及对比例1~4的预浸带随机选择50处检测点 厚度的标准差。

  测试例2

  将实施例1~7和对比例1~4得到的预浸带采用以下步骤缠绕成型:使用 丙酮清理模具表面至无杂质附着状态,在模具表面均匀涂覆2次的环氧树脂脱 模剂,并对模具加热到40℃;通过缠绕机将预浸带缠绕在模具表面上,由内向 外以缠绕张力梯度递减的方式进行缠绕,缠绕角度为±60°,缠绕速度为 0.5m/s,缠绕张力为6N/cm,缠绕厚度为3mm;然后固化、脱模得到构件。

  按照ASTMD790标准制成弯曲测试样条,按照ASTMD2344标准制成短梁 层间剪切测试样条,按照ASTMD256标准制成悬臂梁缺口冲击试验样条,分 别测试所得材料的弯曲性能、层剪剪切强度和缺口冲击强度,测试结果见表2。

  表2

  

  

  本发明制备得到的碳化硅纤维预浸带不仅厚度薄、平整性好、相邻纤维束 的层叠率小,而且本制备方法能有效克服碳化硅纤维脆性大、伸长率低且弹性 小的自身缺陷,可保证碳化硅纤维预浸带的力学性能优异。

  尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式 中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的 人员而言,对于本领域的普通技术人员而言,在不脱离本发明的原理和精神的 情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,因此在不背离权 利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节。

《一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备.doc》
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