专利名称：包含碳纤维软毡和碳纤维硬毡的复合材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料，并且特别涉及一种耐高温的复合材料。
背景技术：
由于基于碳的材料的高热稳定性及其针对炉内部存在的物质的化学惰性，通常使用基于碳的材料作为高温应用中的热绝缘件，例如作为高温炉中的热绝缘件。为了避免由热辐射造成的热量损失和由热传导和对流造成的热量损失，已提出使用例如包含碳纤维强化的碳层和石墨薄层的复合材料作为高温应用中的热绝缘件。在此，碳纤维强化的碳层特别避免了由热传导造成的热量损失，而石墨薄层以反射的方式起作用，并且因此防止了由热辐射造成的热量损失。然而，由于其出色的热绝缘特性，在实践中通常使用基于碳纤维硬毡的热绝缘件。 然而，碳纤维硬毡是非常脆的，因此，碳纤维硬毡可加工性较差。由于所述特性，例如在将硬毡片加工至一定尺寸时，这可导致特别在片的边角处材料破碎，这可导致所述片不再能够精确匹配地使用到有待起隔绝作用的构件中。当在现有的基于硬毡的热绝缘件的情况下需要替换所述硬毡热绝缘件的个别区域，以使新的硬毡材料必须精确匹配地用到预先移除掉待更新部分的现有的热绝缘件中时，特别产生所述问题。碳纤维硬毡还由于其复杂的制备方法而相对昂贵。最后，碳纤维硬毡的热绝缘特性仍需改善。
发明内容
因此，本发明的任务是提供基于碳纤维硬毡的耐高温材料，其一方面具有出色的热绝缘特性并可被相对廉价地制备，另一方面可易于加工，特别是可易于依照精确的尺寸得到加工。根据本发明，通过包括至少一个碳纤维软毡层和至少一个碳纤维硬毡层的复合材料来解决所述任务，其中，所述至少一个碳纤维软毡层与所述至少一个碳纤维硬毡层通过粘合剂连接。所述方案基于如下知识在至少一个碳纤维软毡层与至少一个碳纤维硬毡层通过粘合剂连接的复合材料的情况下，不仅保持了硬毡的正面特性，还甚至在热绝缘特性方面有所改善，同时可克服或至少显著减少硬毡的负面特性，例如高脆性、低弹性和高制备成本。特别地，所述复合材料具有高弹性和低脆性，因此所述复合材料可易于加工，并且特别能易于依照精确的尺寸得到加工。除此之外，因为其中昂贵的硬毡部分地被廉价的软毡所替换，所述复合材料相对廉价。此外，相对于具有相同尺寸的仅由硬毡制成的材料，所述复合材料由于软毡-硬毡的组合而具有更好的热绝缘特性。由于所述特性，根据本发明的复合材料特别出色地适用于作为高温炉中的热绝缘件。由于所述复合材料易加工性，根据本发明的复合材料也特别适用于需要修补现有的基于硬毡的热绝缘件的情况，其中，例如一部分现有的例如仅由硬毡制成的热绝缘件通过根据本发明的复合材料精确匹配地得到替换。
依照本发明的方式，按照与本文相关的专业领域的常用定义，(碳纤维)硬毡除碳纤维之外还涵盖粘合剂基质的毡，而(碳纤维)软毡为不包含基质或粘合剂的毡。因此，软毡是柔性的，而相对照地，硬毡是形状稳定的。此外，依照本发明的方式，同样按照与本文相关的专业领域的常用定义，碳纤维被普遍理解为含碳起始材料的纤维。根据本发明，所述至少一个碳纤维软毡层与所述至少一个碳纤维硬毡层通过粘合剂连接。这应被理解为，所述两个层由于粘合剂的作用而直接相互连接，其中，所述粘合剂可在所述软毡层和所述硬毡层之间作为中间层构成，或者所述软毡层和所述硬毡层可通过处在相邻毡层界面上的粘合剂而相互连接，而不必在所述两个毡层之间构造粘合剂的中间层。所述连接优选是指大面积连接，即，所述两个毡层至少基本上在其整个接触面上通过粘合剂相互连接。在此，所述两个毡层的接触面优选通过毡层的各一个平坦侧来形成。由于所述两个平坦侧是不完全平坦或理想化平坦的，所述两个平坦侧实际上不完全碰触，而是通过大量接触区域相接触。在这种情况下，优选至少基本上所有接触区域通过粘合剂相互连接。作为用于此目的的粘合剂，可使用能够使硬毡层和软毡层相互固定连接的所有粘合剂，其中，特别优选含碳粘合剂和相当特别优选选自酚醛树脂、浙青、呋喃树脂、苯基酯 (苯酯)、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的含碳粘合剂。根据本发明的一最优选的实施方案，使用选自上述组的粘合剂，其包含平坦构造的天然石墨颗粒和/ 或膨胀石墨颗粒，所述颗粒具有比厚度更大的平坦侧尺寸(直径)。所述颗粒的平均直径可以例如处在1和250 μ m之间和优选5和55 μ m之间。这种粘合剂具有高各向异性，其中，由于平坦的各向异性颗粒平行于相邻的材料层地取向，相邻层之间的界面上的热传导并不显著。随后使所述粘合剂热硬化和/或化学硬化，其中，化学硬化可例如通过加入酸而实现， 并且热硬化可例如在至少50°C以及优选100至200°C的温度下执行。在硬化之后可选择性地执行碳化和/或石墨化。原则上，所述至少一个碳纤维软毡层可具有任意的层厚度。然而，当所述至少一个碳纤维软毡层具有1和IOOmm之间、优选1和50mm之间和特别优选2mm和20mm之间的厚度时，特别是在复合材料的卓越的热绝缘特性和良好的可加工性方面得到良好结果。同样在所述至少一个碳纤维软毡层的密度和单位面积重量方面，本发明并不特别限制。然而，在达到复合材料的卓越的热绝缘特性和良好的可加工性方面，如下被证明为有利的所述至少一个碳纤维软毡层具有0. 01和lg/cm3之间、优选0. 05和0. 5g/cm3之间和特别优选0. 08和0. 15g/cm3之间的密度。出于相同理由，所述至少一个碳纤维软毡层优选具有50和10000g/m2之间、特别优选100和5000g/m2之间和相当特别优选200和1500g/m2之间的单位面积重量。在本发明构想的改进方案中，提出所述至少一个软毡层的碳纤维具有0. 1和 500mm之间、优选1和250mm之间和特别优选40和IOOmm之间的长度。根据本发明的另一优选的实施方案，所述至少一个软毡层的碳纤维具有0. 1和 100分特之间、优选0. 5和25分特之间和特别优选1和5分特之间的线密度。所述碳纤维软毡层可这样制备，方式为合适起始材料的纤维通过制毡相互缠结成毡，随后对所述毡加以碳化或选择性地石墨化。在此，碳化优选在至少600°C和至多1500°C的温度下进行，而选择性的石墨化优选在2000°C和2500°C之间的温度下进行。当通过使用软毡层制备的复合材料针对化学试剂，特别是针对分子氧应当是特别稳定或惰性的时，特别优选进行石墨化。在此，碳化或石墨化也可作为复合材料制备的最终步骤，即复合材料的各个层彼此相叠布置之后才进行的步骤。相对于上述实施方式可另选地，所述碳纤维软毡层也可这样制备，方式为合适的起始材料的纤维首先被碳化或石墨化，之后使所得的碳纤维缠结成毡。在上述两个实施方式中，可使用任意含碳材料的纤维作为起始纤维，只要其能够通过热处理碳化成碳或石墨化成石墨即可。对于此目的，纤维素纤维、聚丙烯腈纤维 (PAN-纤维)、过氧化的聚丙烯腈纤维(ΡΑΝ0Χ-纤维)和浙青纤维被证明是特别合适的。优选的是，使用由例如除聚丙烯腈纤维之外的材料制成的单丝。但也可行的是，使用纤维混合物，例如聚丙烯腈纤维混合物和纤维素纤维混合物；或双丝，即例如呈芯-壳结构形式的包含聚丙烯腈和纤维素的纤维。与所述碳纤维软毡层相同地，所述至少一个碳纤维硬毡层也优选具有1和IOOmm 之间、优选1和50mm之间和特别优选2mm和20mm之间的层厚度。在本发明构想的改进方案中，提出所述至少一个碳纤维硬毡层具有0. 02和2g/ cm3之间、特别优选0. 1和1. Og/cm3之间和相当特别优选0. 15和0. 3g/cm3之间的密度。根据本发明的另一优选的实施方式，所述至少一个碳纤维硬毡层的单位面积重量为200和50000g/m2之间和特别优选3000和10000g/m2之间。所述至少一个硬毡层中所包含的碳纤维的长度和线密度优选基本上相应于上文与软毡层相关地所提及的值。因此，所述至少一个硬毡层的纤维的长度优选为0. 1和500mm 之间、特别优选1和250mm之间和相当特别优选3和IOOmrn之间，与之相对照地，所述至少一个硬毡层的纤维的线密度优选为0. 1和100分特之间、特别优选0. 5和25分特之间以及相当特别优选1和5分特之间。原则上，所述至少一个碳纤维硬毡层可包含任意合适的含碳粘合剂，只要其可通过热处理碳化成碳或石墨化成石墨即可。选自酚醛树脂、浙青、呋喃树脂、苯基酯、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的含碳粘合剂被证明可作为用于硬毡层的特别合适的粘合剂。在本发明构想的改进方案中，提出所述至少一个硬毡层这样构成，使其具有根据 DIN 29971测得的0. 1和20MPa之间、优选0. 2和5MPa之间和特别优选0. 5和1. 5MPa之间的耐弯强度。为了制备碳纤维硬毡层，可用合适的粘合剂，特别是以选自酚醛树脂、浙青、呋喃树脂、苯基酯、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的粘合剂来浸渍碳纤维软毡，之后使碳纤维软毡在上文与软毡层相关地制备所提及的条件下被碳化或石墨化。在此，作为起始纤维也可优选使用纤维素纤维、聚丙烯腈纤维、过氧化的聚丙烯腈纤维、 浙青纤维或两种或更多种前述纤维的任意混合物。对此可另选地，所述至少一个碳纤维硬毡层也可通过利用粘合剂将纤维素纤维、 聚丙烯腈纤维、过氧化的聚丙烯腈纤维和/或浙青纤维相混合，接着压制所述这些纤维，然后使这些纤维碳化或石墨化来制备。根据另一另选方案，仅适用如下的毡混合物，所述毡混合物必要时例如通过压制、施加真空、在加热室中处理、在干燥室中处理、在高压釜中处理而硬化，或通过添加硬化剂以化学的方式硬化，所述毡混合物可在复合材料的各层与复合材料的其他层彼此相叠布置之后被加以碳化和/或石墨化。本发明并不限制硬毡层和软毡层的数目。例如，复合材料可仅具有一个软毡层和一个硬毡层，或具有各两个、三个或更多个软毡层和硬毡层。同样很好的是，根据本发明的复合材料可具有不同数目的软毡层和硬毡层，例如一个软毡层和两个或更多个硬毡层，或一个硬毡层和两个或更多个软毡层。在此，至少一个硬毡层与至少一个软毡层大面积地通过粘合剂连接，但其中，优选的是，所有相邻的硬毡层和软毡层分别大面积地通过粘合剂相互连接。根据本发明的一个优选的实施方式，所述复合材料在硬毡层和软毡层的布置方面对称地构造。例如，复合材料可包含一个中心碳纤维硬毡层，该中心碳纤维硬毡层在两侧被由各一个碳纤维软毡层包围，其中，所述两个碳纤维软毡层与所述碳纤维硬毡层分别通过粘合剂连接。同样适合的是互补的结构，即具有如下的中心碳纤维软毡层的复合材料，所述中心碳纤维软毡层在两侧由各一个碳纤维硬毡层包围，其中，所述两个碳纤维硬毡层与所述碳纤维软毡层分别通过粘合剂连接。在此，上述复合材料可包含如下布置，即不具有其他层，或具有其他材料的额外的层-例如一个或多个石墨薄层和/或一个或多个碳纤维强化的碳层。在本发明构想的改进方案中，提出在上述两个实施方式的情况下，靠外的层分别由另一互补毡层包围。这产生了具有中心碳纤维硬毡层的成型体，所述中心碳纤维硬毡层在两侧由各一个碳纤维软毡层包围，在所述碳纤维软毡层上又布置有各一个碳纤维硬毡层；或者产生了具有中心碳纤维软毡层的互补结构，所述所述中心碳纤维软毡层在两侧由各一个碳纤维硬毡层包围，在所述碳纤维硬毡层上又布置有各一个碳纤维软毡层。为了例如提高复合材料针对热辐射和气体的不可渗透性或阻隔特性，复合材料可除了至少一个软毡层和至少一个硬毡层之外具有一个或多个另外的层，所述另外的层例如包含碳纤维强化的碳和/或石墨薄层。一个或多个所述另外的层优选安设在复合材料的最靠外的层中的一个上，或者安设在复合材料的两个最靠外的层上，并通过粘合剂与所述最靠外的层连接。但是，各个毡层之间也可设置有至少一个这种材料的中间层，只要至少一个软毡层与至少一个硬毡层直接地，即无中间层地(不算粘合剂)连接即可。例如，在复合材料包含一个中间碳纤维硬毡层的上述实施方式的情况下，其中，所述碳纤维硬毡层在两侧由各一个碳纤维软毡层包围，在所述两个靠外的碳纤维软毡层上可分别在外侧布置石墨薄层和/或碳纤维强化的碳层。与此相似，在复合材料具有一个中间碳纤维软毡层的实施方式的情况下，其中，所述碳纤维软毡层在两侧由各一个碳纤维硬毡层包围，在所述两个靠外的碳纤维硬毡层上可分别在外侧布置石墨薄层和/或碳纤维强化的碳层。若在根据本发明的复合材料中构造至少一个石墨薄层，所述石墨薄层优选具有 0. 1和3mm之间和特别优选0. 3和Imm之间的层厚度。所述石墨薄层具有高反射能力，并且赋予复合材料特别是良好的阻隔特性，主要是针对气体渗透的阻隔特性。在本发明构想的改进方案中，提出所述石墨薄层由天然石墨制成和/或由膨胀石墨制成。根据本发明的另一优选的实施方式，所述石墨薄层的密度为0. 1至1. 5g/cm3。优选使用具有约1. Og/cm3的密度的压实的石墨薄层。然而也可使用未太被压实的石墨薄层， 例如具有约0. 3g/cm3的密度的石墨薄层。作为复合材料的选择性组成部分的所述至少一个碳纤维强化的碳(CFC)层包含有含碳纤维的碳基质。碳纤维可优选为长纤维(连续纤维)或次优选为例如具有5和250mm 之间、优选10和IOOmm之间和特别优选50和IOOmm之间的长度的短纤维。根据本发明的另一优选的实施方式，CFC层的碳纤维以纺织物形式构成。在本发明的对此另选的但同样优选的实施方式中，CFC层的碳纤维以无纺织物(Gelege)形式形成， 其中，无纺织物的各个纤维可单向或多向地布置。所述至少一个CFC层优选具有0. 1和Imm之间的层厚度。当所述至少一个CFC层具有0. 4和3g/cm3之间、特别优选0. 8和2. Og/cm3之间和相当特别优选ι. O和1. 5g/cm3之间的密度时，特别是在传导性的方面获得良好结果。作为CFC层的基质的起始材料，可使用含碳材料，特别是选自酚醛树脂、浙青、呋喃树脂、苯基酯、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的含碳材料，与此相对照地，作为碳纤维的起始材料，优选使用浙青或特别优选聚丙烯腈或过氧化的聚丙烯腈。也可使用上述材料的纤维混合物或两种或更多种上述起始材料的双丝。在此，所述基质具有100至1500g/m2的单位面积重量。所述CFC层可例如被这样制备，方式为将过氧化的聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈纤维和/或浙青纤维加以碳化或石墨化，然后将所得的碳纤维加工成纺织物或无纺织物，所述纺织物或无纺织物随后以粘合剂加以浸渍，之后对所得的形成物最终加以热处理或选择性碳化和/或石墨化。作为粘合剂可使用含碳化合物，其中，也优选的是选自酚醛树脂、浙青、 呋喃树脂、苯基酯、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的含碳化合物。由于根据本发明的复合材料的上述的有利特性，根据本发明的复合材料特别用于防热罩、热绝缘件、炉构件或其他高温应用，例如用在铸造厂。由于根据本发明的复合材料的易加工性，根据本发明的复合材料也特别适用于在需要修补现有的热绝缘件的情况下， 其中，例如通过根据本发明的复合材料精确匹配地替换一部分现有的热绝缘件，其例如仅由硬毡制成。根据本发明的复合材料能以任意形状构造。例如根据本发明的复合材料可具有平坦的形状，特别是片状形状，或具有圆形横截面，即被呈圆柱状或管状地构造。然而根据本发明的复合材料也能以包括几何复杂形状的其他形式而存在。本发明的另一主题是用于制备上述复合材料的方法，所述方法包括如下步骤a)提供至少一个碳纤维软毡层，b)提供至少一个碳纤维硬毡层，以及c)借助粘合剂将所述至少一个碳纤维软毡层与所述至少一个碳纤维硬毡层相连接。在此，在所述步骤b)中，所述至少一个碳纤维硬毡层可例如通过以粘合剂来浸渍碳纤维软毡以及随后进行热处理来制备。对此可另选地，在所述方法步骤b)中，所述至少一个碳纤维硬毡层通过将纤维与粘合剂混合、压制所得的混合物以及随后进行热处理来制备。根据本发明的方法还可包括将在至少一个石墨薄层和/或至少一个碳纤维强化的碳层施加到至少一个碳纤维毡层上，以作为方法步骤d)。为了施加碳纤维强化的碳层，可在方法步骤d)中，例如对(过氧化的)聚丙烯腈纤维和/或浙青纤维加以碳化或石墨化，然后将所得的碳纤维加工成纺织物或无纺织物， 所述纺织物或无纺织物随后被以选自酚醛树脂、浙青、呋喃树脂、苯基酯、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的粘合剂加以浸渍，之后，对所得的形成物选择性地加以碳化和/或石墨化。在各个层彼此相叠布置之后，复合材料可选择性地例如通过压制、通过施加真空、 通过在加热室中处理、通过在干燥室中处理、通过在高压釜中处理而硬化，或者通过添加硬化剂而化学地硬化。最后，复合材料可最终被碳化和/或石墨化。
下面，结合参考附图的优选实施方式仅示例性地介绍本发明。在此图1根据本发明第一实施例的依照本发明的复合材料的横截面视图，图2根据本发明第二实施例的依照本发明的复合材料的横截面视图，图3根据本发明第三实施例的依照本发明的复合材料的横截面视图，图4根据本发明第四实施例的依照本发明的复合材料的横截面视图，图5根据本发明第五实施例的依照本发明的复合材料的横截面视图，图6根据本发明第六实施例的依照本发明的复合材料的横截面视图，
具体实施例方式图1中示出的复合材料10由中心硬毡层12制成，在所述中心硬毡层12的对置侧布置有各一个软毡层14、14'，其中，各个层12、14、14'分别通过粘合剂(未示出)大面积地相互连接。在此，粘合剂可被构造为两个相邻毡层12、14或12、14'之间的中间层。对此可另选地，粘合剂可源自于相邻毡层12、14、14'的接触面。在图2示出的复合材料10中，各个层与图1示出的复合材料的层互补地构造，也就是说，所述复合材料由中心软毡层14制成，在所述中心软毡层14的对置侧布置有各一个硬毡层12、12'，其中，各个层14、12或14、12'分别通过粘合剂(未示出)大面积地相互连接。图3中示出的复合材料与图2中示出的复合材料的区别在于，在两个硬毡层12、 12'上在外侧分别布置另一软毡层14'、14"。图4至6中示出的复合材料相应于图1至3中显示的复合材料，例外的是在所述复合材料的靠外的毡层14、14'或12、12'或14'、14〃上布置有各一个石墨薄层16、16' 或碳纤维强化的碳层18、18'，所述石墨薄层16、16'或碳层18、18'可通过粘合剂与各处于下方的毡层连接。对此另选地也可行的是，在靠外的毡层14、14'或12、12'或14'、 14"上设置石墨薄层以及碳纤维强化的碳层，其中，石墨薄层在该情况下优选布置在碳纤维强化的碳层的外侧。
相对于图1至6所示的平坦的形状另选地，根据本发明的复合材料也可具有任意其他形状，例如圆柱形形状或管状形状。附图标记列表10复合材料12、12'硬毡(层)14,14' >14"软毡(层)16、16'石墨薄层18、18'碳纤维强化的碳
权利要求
1.包含至少一个碳纤维软毡层(14、14'、14")和至少一个碳纤维硬毡层(12、12') 的复合材料，其中，所述至少一个碳纤维软毡层(14、14'、14")与所述至少一个碳纤维硬毡层(12、12')通过粘合剂连接。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维软毡层(14、 14'、14〃 )具有1和IOOmm之间、优选1和50mm之间和特别优选2mm和20mm之间的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维软毡层 (14、14'、14〃 )具有0. 01和lg/cm3之间、优选0. 05和0. 5g/cm3之间和特别优选0. 08禾口 0. 15g/cm3之间的密度。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维软毡层(14、14'、14〃 )具有50和10000g/m2之间、优选100和5000g/m2之间和特别优选 200和1500g/m2之间的单位面积重量。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个软毡层 (14、14'、14〃 )的碳纤维具有0. 1和500mm之间、优选1和250mm之间和特别优选40和 IOOmm之间的长度。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个软毡层 (14,14'、14")的碳纤维具有0.1和100分特之间、优选0.5和25分特之间和特别优选 1和5分特之间的线密度。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维软毡层(14、14'、14")通过制毡以及随后对纤维素纤维、聚丙烯腈纤维、过氧化的聚丙烯腈纤维或浙青纤维加以碳化或石墨化来制备。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维硬毡层(12、12')具有0.02和2g/cm3之间、优选0. 1和l.Og/cm3之间和特别优选0. 15和 0. 3g/cm3之间的密度。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维硬毡层(12、12')包含优选选自酚醛树脂、浙青、呋喃树脂、苯基酯、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的含碳粘合剂。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，将所述至少一个碳纤维软毡层(14、14'、14")与所述至少一个碳纤维硬毡层(12、12')相连接的所述粘合剂为选自酚醛树脂、浙青、呋喃树脂、苯基酯、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的含碳粘合剂。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包含一个碳纤维硬毡层(1 和布置在所述碳纤维硬毡层(1 的对置侧上的两个碳纤维软毡层 (14,14')，其中，两个碳纤维软毡层(14、14')与所述碳纤维硬毡层(1 分别通过粘合剂连接。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料包含一个碳纤维软毡层(14)和布置在所述碳纤维软毡层(14)的对置侧上的两个碳纤维硬毡层 (12,12')，其中，两个碳纤维硬毡层(12、12')与所述碳纤维软毡层(14)分别通过粘合剂连接。
13.根据权利要求12所述的复合材料，其特征在于，在两个碳纤维硬毡层(12、12')上分别在外侧布置有另一个碳纤维软毡层(14'、14")，其中，两个靠外的碳纤维软毡层 (14'、14")与相应的碳纤维硬毡层(12、12')分别通过粘合剂连接。
14.根据前述权利要求中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述复合材料还具有至少一个石墨薄层(16、16')和/或至少一个碳纤维强化的碳层(18、18')，所述至少一个石墨薄层(16、16')和/或所述至少一个碳纤维强化的碳层(18、18')优选布置在所述复合材料(10)的最靠外的毡层(12、12'、14、14'、14〃)之一上，或者布置在两个最靠外的毡层(12、12' ,14,14'、14〃 )上。
15.根据权利要求14所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个石墨薄层(16、16') 由天然石墨或膨胀石墨制成，并且具有0. 1至3mm和优选0. 3和Imm之间的层厚度。
16.根据权利要求14所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维强化的碳层 (18,18')包含连续纤维或短纤维，所述短纤维具有5和250mm之间、优选10和IOOmm之间和特别优选50和IOOmm之间的长度。
17.根据权利要求14或16所述的复合材料，其特征在于，所述碳纤维强化的碳(18、 18')的纤维以纺织物或无纺织物的形式存在，所述无纺织物优选单向或多向地构造。
18.根据前述权利要求14、16或17中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维强化的碳层(18、18')具有0. 1和Imm之间的厚度。
19.根据前述权利要求14、16、17或18中至少一项所述的复合材料，其特征在于，所述至少一个碳纤维强化的碳层(18、18')具有0.4和3g/cm3之间、优选0.8和2.0g/cm3之间和特别优选1. 0和1. 5g/cm3之间的密度。
20.根据权利要求1至19中至少一项所述的复合材料在防热罩、热绝缘件、炉构件或其他高温应用中的用途。
21.用于制备根据权利要求1至19中至少一项所述的复合材料的方法，所述方法包括如下步骤a)提供至少一个碳纤维软毡层(14、14'、14〃)，b)提供至少一个碳纤维硬毡层(12、12')，以及c)借助粘合剂，将所述至少一个碳纤维软毡层(14、14'、14")与所述至少一个碳纤维硬毡层(12、12')相连接。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，所述至少一个碳纤维硬毡层(12、12')通过以粘合剂浸渍碳纤维软毡以及随后进行热处理来制备。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤b)中，所述至少一个碳纤维硬毡层(12、12')通过将纤维与粘合剂混合、压制所得的混合物和随后进行热处理来制备。
24.根据权利要求21至23至少一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包含作为步骤d)的将至少一个石墨薄层(16、16')和/或至少一个碳纤维强化的碳层(18、18')施加到至少一个碳纤维毡层(12、12'、14、14'、14〃)上的过程。
25.根据权利要求M所述的方法，其特征在于，在所述步骤d)中，对过氧化的聚丙烯腈纤维、聚丙烯腈纤维和/或浙青纤维加以碳化或石墨化，然后将所得的碳纤维加工成纺织物或无纺织物，所述纺织物或无纺织物随后以选自酚醛树脂、浙青、呋喃树脂、苯基酯、环氧树脂和两种或更多种前述化合物的任意混合物的组的粘合剂来加以浸渍，之后对所得的形成物加以碳化或石墨化。
全文摘要
包含至少一个碳纤维软毡层和至少一个碳纤维硬毡层的复合材料，其中，所述至少一个碳纤维软毡层和所述至少一个碳纤维硬毡层通过粘合剂连接。
文档编号D04H1/593GK102575400SQ201080044671
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月18日 优先权日2009年10月6日
发明者卡尔·英格斯特, 塞巴斯蒂安·卡帕恩, 奥斯温·奥廷格, 艾尔玛·艾伯 申请人:西格里碳素欧洲公司