一种高导热炭炭复合材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种高导热炭炭复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.中间相沥青基碳纤维石墨片层沿着纤维轴高度择优取向，具备优异的导电、导热及力学性能，广泛地应用于尖端军事工业、航天航空以及民用领域，而高导热沥青基碳纤维长丝模量高，表现出性脆、难以编织的特点，造成编织技术成本过高、尺寸受限、异型件无法编织等问题，而且前体后期增密过程中只能采取常规浸渍和气相沉积的方法，周期长(10～40天)，成本高，限制了高导热沥青基碳纤维长丝在复合材料尤其是异性部件在某些关键部件的应用和军用飞行器整体性能的提升。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决现有技术中制备高导热炭炭复合材料存在的制备周期长和成本高的问题。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高导热炭炭复合材料的制备方法，将中间相沥青基体粉末涂敷至中间相沥青碳纤维增强体上形成炭炭复合材料前体；对炭炭复合材料前体进行热压成型处理，得到炭炭复合材料；对炭炭复合材料进行高温炭化和石墨化处理得到高导热炭炭复合材料。
5.采用本技术的技术方案，在制备炭炭复合材料前体的过程中，直接将基体粉末涂敷至碳纤维增强体上再进行热压成型即可使基体粉末与碳纤维增强体充分浸润，操作简便快速，避免了现有技术中由于采用常规液相浸渍和气相沉积来使基体附着在碳纤维增强体上制备炭炭复合材料导致的制备周期长和成本高的问题。
6.进一步地，将中间相沥青制备成中间相沥青碳纤维无纺布，然后对碳纤维无纺布进行氧化稳定化和低温炭化处理得到上述碳纤维增强体。
7.进一步地，氧化稳定化处理包括：在连续预氧化炉中对碳纤维无纺布进行预氧化处理，控制连续预氧化炉的温度为200～300℃，网带的运行速度为0.02～0.2m/min，预氧化时间为2～4h。
8.进一步地，在氮气氛围中进行低温炭化处理，低温炭化处理的温度为400～600℃。
9.进一步地，将中间相沥青通过机械破碎、100
‑
300目筛分得到中间相沥青基体粉末。
10.进一步地，将基体粉末置于易挥发的溶剂中，混合均匀后喷涂至碳纤维增强体上。
11.进一步地，基体粉末的质量分数为炭炭复合材料前体的20％～60％。
12.进一步地，上述热压成型处理的温度为400～500℃，升温速率为5～8℃/min，保温时间为3～10h，压力为8～15mpa。
13.进一步地，上述高温炭化的温度为1000～1500℃，其中，在400～700℃范围内的升温速率为0.1～0.3℃/min，在其他温度范围内的升温速率为2～5℃/min。
14.进一步地，上述石墨化处理的温度为2000～3000℃。
15.进一步地，无纺布的厚度为2～10mm，面积重量为100～1000g/m2，体积密度为0.03～0.1kg/m3。
16.另一方面，本发明的实施方式还公开了一种高导热炭炭复合材料，采用上述任一制备方法制备得到，该复合材料的密度为1.7～1.9g/cm3，热导率≥200w/(m
·
k)，抗弯强度≥12mpa。
17.采用本技术的技术方案制备得到的高导热炭炭复合材料具有优异的性能，密度为1.7～1.9g/cm3，热导率高，抗弯强度高，易于编织，后续加工不受形状尺寸的限制，根据实际需求可以很容易地加工成各种型号，适用性广。
附图说明
18.图1示出本发明实施例的碳纤维无纺布的照片；
19.图2示出本发明实施例的高导热炭炭复合材料的照片。
具体实施方式
20.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
22.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
24.本技术提供了一种高导热炭炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：先分别获得中间相沥青碳纤维增强体和中间相沥青基体粉末，再将基体粉末涂敷至碳纤维增强体上形成炭炭复合材料前体；对炭炭复合材料前体进行热压成型处理，得到炭炭复合材料；对炭炭复合材料进行高温炭化和石墨化处理得到具有高热导率的炭炭复合材料。
25.本技术采用中间相沥青作为原料来制备高导热炭炭复合材料，原料易得、成本低且很容易石墨化。在制备过程中只需将中间相沥青基体粉末均匀涂敷在中间相沥青碳纤维增强体上即可获得炭炭复合材料前体，相比于现有技术中需要通过液相浸渍和气相沉积来制备炭炭复合材料前体的方法而言，采用涂敷的方法可以简单快速地使基体粉末均匀地置
于碳纤维增强体的表面形成炭炭复合材料前体。在本技术中，为了使基体粉末与碳纤维增强体结合，需要对炭炭复合材料前体进行热压成型处理，热压成型即为对炭炭复合材料前体施加一定的温度和压力，使中间相沥青基体粉末熔化并能紧密地附着在碳纤维增强体的表面，即可得到炭炭复合材料。最后对炭炭复合材料进行高温炭化和石墨化处理即可得到目标高导热炭炭复合材料。
26.在本技术中，制备中间相沥青碳纤维增强体的步骤包括：将中间相沥青制备成中间相沥青碳纤维无纺布，然后对碳纤维无纺布进行氧化稳定化和低温炭化处理得到碳纤维增强体。具体地，将高纯可纺的中间相沥青通过沥青熔喷纺丝设备制备成中间相沥青碳纤维无纺布。采用喷纺技术制备碳纤维无纺布，生产工艺难度小，流程简单，对中间相沥青的品质要求不高。在本技术的实施例中，高纯可纺的中间相沥青优选为灰分＜100ppm的萘系/石油系/煤系中间相沥青。参考图1，经过熔喷纺丝制得片状碳纤维无纺布。本技术中，可以调整熔喷纺丝设备的参数，通过喷纺得到厚度不同、面积重量不同、体积密度不同的碳纤维无纺布，以满足不同使用场景的需求。
27.在本技术中，通过上述喷纺技术得到碳纤维无纺布后，需要进一步对其进行氧化稳定化和低温炭化处理，以增强碳纤维无纺布的力学性能，能够在后续处理过程中保持形貌。
28.具体地，氧化稳定化处理在连续预氧化炉中进行，以空气为氧化介质，空气在炉内进行内循环对碳纤维进行预氧化。在此过程中，控制连续预氧化炉的温度为200～300℃，网带的运行速度为0.02～0.2m/min，预氧化时间为2～4h。这样能够实现纤维原丝的均质预氧化，使沥青小分子变成大分子，力学性能增强，可以在后续制备过程中保持纤维状。
29.然后，对氧化稳定化处理之后得到的预氧化纤维进行低温炭化处理。低温炭化处理在氮气氛围下进行，炭化的温度为400～600℃。在此过程中，预氧化纤维会发生一定程度的缩聚和交联，能够进一步增强碳纤维无纺布的力学性能。但是低温炭化的温度不宜太高，否则预氧化纤维会缩聚的比较完全，这样纤维表面的活性官能团数量不足，不利于后续制备过程中与基体粉末的结合。
30.通过上述对碳纤维无纺布进行的氧化稳定化处理和低温炭化处理就可以得到制备炭炭复合材料所需的碳纤维增强体了。
31.在本技术中，制备中间相沥青基体粉末的步骤包括：对中间相沥青进行破碎、筛分。对本发明而言，为了能够获得组织均匀的炭炭复合材料，中间相沥青基体粉末的尺寸应当越细越好，以便于基体粉末在碳纤维增强体上均匀分布。综合考虑实验操作条件，在本技术的实施例中，基体粉末的尺寸为100～300目。此步骤中，中间相沥青也优选为灰分＜100ppm的萘系/石油系/煤系中间相沥青。在每个具体的实施例中，制备炭炭复合材料时，优选由同一种中间相沥青制得的基体粉末与上述碳纤维无纺布，以保证最终产品高导热炭炭复合材料的均匀性。
32.进一步地，得到中间相沥青碳纤维增强体和基体粉末之后，将基体粉末置于易挥发的溶剂中，混合均匀后喷涂至碳纤维增强体上完成涂敷过程，溶剂挥发后得到炭炭复合材料前体。在本发明的实施例中，易挥发的溶剂优选为异丙醇，这是由于异丙醇与沥青基体粉末的密度相近，有助于基体粉末在异丙醇中均匀分散，以确保基体粉末能够均匀地涂敷在碳纤维增强体的表面。此外，异丙醇本身无毒且挥发性好，喷涂到碳纤维增强体后能够迅
速挥发，进而节约制备时间。使基体粉末分散到异丙醇的过程中，中间相沥青粉末与异丙醇的质量比为1：(2～4)，磁力搅拌的速度为200～400rad/min，搅拌时间为12～24h。当然，在本技术的其他实施例中也可以采用干粉喷涂或者利用其他溶剂如乙醇或水等进行基体粉末的分散，本技术对基体粉末涂敷至碳纤维增强体上的方法不作限制，只要能够实现涂敷的目的即基体粉末在碳纤维增强体表面的均匀分布即可。
33.此外，在本技术的实施例中，可以通过改变基体粉末的喷涂次数也即喷涂总量，来调整基体粉末和碳纤维增强体的比例，以调整石墨化处理之后得到的炭炭复合材料的综合性能。在本技术中，基体粉末的质量分数为炭炭复合材料前体的20％～60％。
34.在本技术中，得到炭炭复合材料前体后，要对其进行热压成型处理，得到炭炭复合材料。如上所述，热压成型的目的是为了使基体粉末紧密附着在碳纤维增强体的表面。具体地，在本技术的实施例中，热压成型处理的温度为400～500℃，升温速率为5～8℃/min，保温时间为3～10h，热压压力为8～15mpa。在上述的工艺参数范围内进行热压成型处理，可以保证基体粉末与碳纤维增强体充分浸润混合。当然，在热压成型的过程中可以根据实际情况不断调整上述参数，例如，当选用的碳纤维无纺布较厚时，可以采用较高温度或者较大压强，使基体粉末充分熔化以进入具有一定厚度的无纺布内部，从而保证得到的炭炭复合材料的组织均匀性。此外，在热压成型的过程中会生成一些小分子物质，如低分子焦油、ch4、co等物质。
35.本技术中采用的碳纤维无纺布的厚度为2～10mm，面积重量100～1000g/m2，体积密度为0.03～0.1kg/m3，以满足不同使用场景的需求。例如，当采用的碳纤维无纺布的厚度较小时，如果需要得到厚度较大的高导热炭炭复合材料，则进行热压成型处理时需要采用多层碳纤维增强体。在本技术实施例的炭炭复合材料的制备过程中，均采用多层碳纤维增强体。具体地，在制备炭炭复合材料时，先在每层碳纤维增强体表面涂敷基体粉末，再将涂敷了基体粉末的碳纤维增强体进行叠加，得到多层炭炭复合材料前体，然后对多层炭炭复合材料前体整体进行热压成型处理。由于本技术中热压成型的温度较高，压力较大且保温时间较长，在热压成型处理时可保证基体粉末与碳纤维增强体的充分浸润，在热压成型处理之后，能够得到内部组织均匀的炭炭复合材料。
36.本技术中，得到炭炭复合材料之后，要对其进行高温炭化和石墨化处理，以得到高导热炭炭复合材料。
37.在本技术中，进行石墨化处理的目的是为了利用高温使炭炭复合材料晶化，形成规整的石墨态。在本技术的实施例中，石墨化的温度为2000～3000℃。石墨化的温度越高，最终得到的炭炭复合材料石墨化程度越高，热导率越高。
38.如果直接对热压成型后的炭炭复合材料进行石墨化处理，炭炭复合材料会在此过程中挥发出一些轻组分，这些轻组分会表现为烟雾，影响常用的石墨化炉的红外测温，导致测温不准，从而无法精确控制石墨化的温度，导致对高导热炭炭复合材料性能的不利影响。另一方面，由于石墨化炉中无法精确控制升温速率，轻组分可能在高温下迅速大量挥发，导致炭炭复合材料变得易碎、开裂，而无法维持完整的形貌。因此，在石墨化处理之前，需要对炭炭复合材料进行高温炭化处理，目的是为了使上述轻组分在高温炭化的过程中缓慢释放，以确保在后续石墨化的过程中能够精确控制产品的品质。
39.具体地，在本发明的实施例中，高温炭化处理的温度为1000～1500℃，在此温度下
基体粉末和碳纤维增强体均会发生炭化，由于制备前期对碳纤维无纺布的预处理，在高温炭化的过程中，炭炭复合材料的宏观形貌不会发生改变。其中，在400～700℃范围内的升温速率为0.1～0.3℃/min，其他温度范围内的升温速率为2～5℃/min。在400～700℃范围内的缓慢升温是为了使轻组分缓慢释放、避免炭炭复合材料开裂，而高温炭化的终止温度设定为1000～1500℃是为了确保上述轻组分完全挥发。
40.参考图2，本技术的炭炭复合材料在高温炭化和石墨化处理之后得到组织均匀的石墨化块状高导热炭炭复合材料。
41.另一方面，本发明还公开了一种高导热炭炭复合材料，采用上述制备方法制得，上述高导热炭炭复合材料的密度为1.7～1.9g/cm3，热导率≥200w/(m
·
k)，抗弯强度≥12mpa。
42.进一步地，高导热炭炭复合材料的密度优选为1.80～1.85g/cm3。
43.经过本技术热压成型处理得到的炭炭复合材料与液相沉积得到的炭炭复合材料相比，具有更高的密度，自然地，经过后续的高温炭化和石墨化处理之后会得到具有高密度的高导热炭炭复合材料。这种具有更高密度的高导热炭炭复合材料具有更好的力学性能和导电性能，同时具有更长的使用寿命。
44.进一步地，高导热炭炭复合材料的热导率优选为240～280w/(m
·
k)。
45.进一步地，高导热炭炭复合材料的抗弯强度优选为12～25mpa。
46.下面结合具体的实施例对本技术的技术方案进行阐述。
47.实施例1
48.采用自制的灰分为70ppm的石油系中间相沥青通过熔喷纺丝设备制备成中间相沥青碳纤维无纺布，无纺布的厚度为5mm，面积重量230g/m2，体积密度为0.05kg/m3。将制备的碳纤维无纺布置于连续网带式预氧化炉内进行氧化稳定化处理，氧化介质为空气，连续预氧化炉温度设置为200～280℃，网带的运行速度为0.02m/min，预氧化时间分别为2h、3h、4h。然后将氧化稳定化的碳纤维无纺布置于炭化炉内进行低温炭化处理得到碳纤维增强体，低温炭化处理的温度为500℃。
49.将上述中间相沥青筛分的基体粉末置于易挥发的异丙醇中，经磁力搅拌均匀混合后倒入喷涂罐内，中间相沥青粉末与异丙醇的质量比为1：2，磁力搅拌的速度为200rad/min，搅拌时间为24h。将混有基体粉末的异丙醇溶液均匀喷涂于碳纤维增强体上，异丙醇在喷涂后挥发，得到炭炭复合材料前体，其中，基体粉末质量分数为20％。
50.将炭炭复合材料前体置于不锈钢模具内进行热压成型处理，热压温度为450℃，升温速率为5℃/min，保温时间为5h，热压压力为10mpa，制备得到炭炭复合材料。
51.再对炭炭复合材料进行1000℃高温炭化和3000℃石墨化处理。其中，在高温炭化过程中400～700℃范围内的升温速率为0.1℃/min，其他温度的升温速率为3℃/min。最终获得密度为1.80～1.85g/cm3的高导热炭炭复合材料。通过激光闪烁法测试石墨化后的高导热炭炭复合材料热导率为260～280w/(m
·
k)，抗弯强度为20～25mpa。
52.表1示出经过不同的预氧化时间得到的高导热炭炭复合材料的性能。
53.表1.
54.预氧化时间/h密度/g
·
cm
‑3热导率/w/(m
·
k)抗弯强度/mpa21.8026020
31.852802541.8327224.5
55.实施例2
56.采用自制的灰分为70ppm的石油系中间相沥青通过熔喷纺丝设备制备成中间相沥青碳纤维无纺布，无纺布的厚度为8mm，面积重量450g/m2，体积密度为0.06kg/m3。将制备的碳纤维无纺布置于连续网带式预氧化炉内进行氧化稳定化处理，氧化介质为空气，连续预氧化炉温度设置为200～280℃，网带的运行速度为0.04m/min，预氧化时间为3h。然后将氧化稳定化的碳纤维无纺布置于炭化炉内进行低温炭化处理得到碳纤维增强体，在本实施例中，低温炭化处理的温度为400℃、500℃、600℃。
57.将上述中间相沥青筛分的基体粉末置于易挥发的异丙醇中，经磁力搅拌均匀混合后倒入喷涂罐内，中间相沥青粉末与异丙醇的质量比为1：3，磁力搅拌的速度为200rad/min，搅拌时间为20h。将混有基体粉末的异丙醇溶液均匀喷涂于碳纤维增强体上，异丙醇在喷涂后挥发，得到炭炭复合材料前体，其中，基体粉末质量分数为60％。
58.将炭炭复合材料前体置于不锈钢模具内进行热压成型处理，热压温度为480℃，升温速率为8℃/min，保温时间为3h，热压压力为12mpa，制备得到炭炭复合材料。
59.再对炭炭复合材料进行1300℃高温炭化和2800℃石墨化处理。其中，在高温炭化过程中400～700℃范围内的升温速率为0.2℃/min，其他温度的升温速率为4℃/min。最终获得密度为1.80～1.85g/cm3的高导热炭炭复合材料。通过激光闪烁法测试石墨化后的高导热炭炭复合材料热导率为260～278w/(m
·
k)，抗弯强度为20～25mpa。
60.表2示出采用不同的低温炭化温度得到的高导热炭炭复合材料的性能。
61.表2.
62.低温炭化温度/℃密度/g
·
cm
‑3热导率/w/(m
·
k)抗弯强度/mpa4001.80260205001.85278256001.8427423
63.实施例3
64.采用自制的灰分为70ppm的石油系中间相沥青通过熔喷纺丝设备制备成中间相沥青碳纤维无纺布，无纺布的厚度为3mm，面积重量150g/m2，体积密度为0.03kg/m3。将制备的碳纤维无纺布置于连续网带式预氧化炉内进行氧化稳定化处理，氧化介质为空气，连续预氧化炉温度设置为200～280℃，网带的运行速度为0.06m/min，预氧化时间为2.5h。然后将氧化稳定化的碳纤维无纺布置于炭化炉内进行低温炭化处理得到碳纤维增强体，低温炭化处理的温度为500℃。
65.将上述中间相沥青筛分的基体粉末置于易挥发的异丙醇中，经磁力搅拌均匀混合后倒入喷涂罐内，中间相沥青粉末与异丙醇的质量比为1：2，磁力搅拌的速度为300rad/min，搅拌时间为16h。将混有基体粉末的异丙醇溶液均匀喷涂于碳纤维增强体上，异丙醇在喷涂后挥发，得到炭炭复合材料前体，其中，基体粉末质量分数为30％。
66.将炭炭复合材料前体置于不锈钢模具内进行热压成型处理，热压温度为400℃，升温速率为6℃/min，保温时间为7h，压力为8mpa、10mpa、15mpa，制备得到炭炭复合材料。
67.再对炭炭复合材料进行1500℃高温炭化和2500℃石墨化处理。其中，在高温炭化
过程中400～700℃范围内的升温速率为0.3℃/min，其他温度的升温速率为5℃/min。最终获得密度为1.81～1.84g/cm3的高导热炭炭复合材料。通过激光闪烁法测试石墨化后的高导热炭炭复合材料热导率为262～280w/(m
·
k)，抗弯强度为18～25mpa。
68.表3示出采用不同的热压成型压力得到的高导热炭炭复合材料的性能。
69.表3.
70.热压成型压力/mpa密度/g
·
cm
‑3热导率/w/(m
·
k)抗弯强度/mpa81.8126218101.8428025151.8227519
71.热压成型处理时压力大会破坏碳纤维增强体的组织结构，导致最终得到的高导热炭炭复合材料性能有所下降。
72.实施例4
73.采用自制的灰分为70ppm的石油系中间相沥青通过熔喷纺丝设备制备成中间相沥青碳纤维无纺布，无纺布的厚度为10mm，面积重量600g/m2，体积密度为0.07kg/m3。将制备的碳纤维无纺布置于连续网带式预氧化炉内进行氧化稳定化处理，氧化介质为空气，连续预氧化炉温度设置为200～280℃，网带的运行速度为0.1m/min，预氧化时间为4h。然后将氧化稳定化的碳纤维无纺布置于炭化炉内进行低温炭化处理得到碳纤维增强体，低温炭化处理的温度为500℃。
74.将上述中间相沥青筛分的基体粉末置于易挥发的异丙醇中，经磁力搅拌均匀混合后倒入喷涂罐内，中间相沥青粉末与异丙醇的质量比为1：4，磁力搅拌的速度为200rad/min，搅拌时间为12h。将混有基体粉末的异丙醇溶液均匀喷涂于碳纤维增强体上，异丙醇在喷涂后挥发，得到炭炭复合材料前体，其中，基体粉末质量分数为40％。
75.将炭炭复合材料前体置于不锈钢模具内进行热压成型处理，热压温度为500℃，升温速率为8℃/min，保温时间为10h，压力为15mpa，制备得到炭炭复合材料。
76.再对炭炭复合材料进行1100℃高温炭化和2000℃石墨化处理。其中，在高温炭化过程中400～700℃范围内的升温速率为0.1℃/min、0.3℃/min、1℃/min，其他温度的升温速率为3℃/min。最终获得密度为1.81～1.85g/cm3的高导热炭炭复合材料。通过激光闪烁法测试石墨化后的高导热炭炭复合材料热导率为240～280w/(m
·
k)，抗弯强度为18～25mpa。
77.表4示出采用不同的高温炭化升温速率得到的高导热炭炭复合材料的性能。
78.表4.
79.高温炭化升温速率/℃
·
min
‑1密度/g
·
cm
‑3热导率/w/(m
·
k)抗弯强度/mpa0.11.81280250.31.852732311.8224018
80.高温炭化处理时由于升温速率太快，导致轻组分释放不充分，在后续的石墨化过程中，挥发出来的轻组分烟雾会影响石墨化炉红外测温，导致测温不准，无法在石墨化过程中精确控制温度，从而影响最终高导热炭炭复合材料的性能。
81.实施例5
82.采用自制的灰分为70ppm的石油系中间相沥青通过熔喷纺丝设备制备成中间相沥青碳纤维无纺布，无纺布的厚度为2mm、10mm、15mm，面积重量100g/m2，体积密度为0.03kg/m3。将制备的碳纤维无纺布置于连续网带式预氧化炉内进行氧化稳定化处理，氧化介质为空气，连续预氧化炉温度设置为200～280℃，网带的运行速度为0.2m/min，预氧化时间为2h。然后将氧化稳定化的碳纤维无纺布置于炭化炉内进行低温炭化处理得到碳纤维增强体，低温炭化处理的温度为500℃。
83.将上述中间相沥青筛分的基体粉末置于易挥发的异丙醇中，经磁力搅拌均匀混合后倒入喷涂罐内，中间相沥青粉末与异丙醇的质量比为1：2，磁力搅拌的速度为400rad/min，搅拌时间为24h。将混有基体粉末的异丙醇溶液均匀喷涂于碳纤维增强体上，异丙醇在喷涂后挥发，得到炭炭复合材料前体，其中，基体粉末质量分数为50％。
84.将炭炭复合材料前体置于不锈钢模具内进行热压成型处理，热压温度为500℃，升温速率为5℃/min，保温时间为3h，压力为8mpa，制备得到炭炭复合材料。
85.再对炭炭复合材料进行1400℃高温炭化和2300℃石墨化处理。其中，在高温炭化过程中400～700℃范围内的升温速率为0.2℃/min，其他温度的升温速率为2℃/min。最终获得密度为1.80～1.85g/cm3的高导热炭炭复合材料。通过激光闪烁法测试石墨化后的高导热炭炭复合材料热导率为240～280w/(m
·
k)，抗弯强度为18～23mpa。
86.表5示出采用不同的无纺布厚度得到的高导热炭炭复合材料的性能。
87.表5.
88.无纺布厚度/mm密度/g
·
cm
‑3热导率/w/(m
·
k)抗弯强度/mpa21.8226519101.8528023151.8024018
89.当无纺布太厚时，基体粉末在热压成型处理过程中不能充分进入碳纤维无纺布内，导致炭炭复合材料组织不均匀，最终得到的高导热炭炭复合材料性能较差。
90.虽然通过参照本发明的某些优选实施方式，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变，包括做出若干简单推演或替换，而不偏离本发明的精神和范围。