1.本发明属于碳/碳复合材料领域，具体涉及一种碳/碳复合材料承载板及其制备方法。
背景技术：2.碳/碳复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料，以碳（或石墨）为基体，通过致密化和石墨化处理制成的全碳质复合材料。具有高强度、高模量、高尺寸稳定性、密度低、热膨胀系数小、抗热冲击、耐烧蚀等一系列优点，作为新型的耐高温结构功能一体化工程材料发展迅速。近年来，碳/碳复合材料已冲出军用导弹及航天飞机热防护材料行业领域，凭借其优异性能和综合性价比优势，在其他民用工业领域应用空间逐步发展起来。其中，预制体作为碳/碳复合材料中的骨架支撑材料，其制备工艺是碳/碳复合材料的关键核心技术之一。
3.碳/碳复合材料承载板通过机加工，在表面形成对应型号硅片尺寸的凹槽，用于盛放电池片进行镀膜使用，但由于承载板尺寸偏大，成品厚度偏薄，实际使用时对其平整度要求很高，且需要定期多次酸洗不能出现分层，导致碳碳承载板的生产和加工难度极高，现在主要依赖进口，受限严重，所以，该产品的国产化亟待解决。本发明将碳纤维预制体浸渍于酚醛树脂及脱硫石膏、蒙脱土、3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸填料中，然后经过固化、碳化、增密、烧结，制得的碳/碳复合材料承载板在机械性能、耐酸性能、刚性方面表现优异，且具有较高的密度及较优良的外观平整度。
技术实现要素：[0004]
本发明的目的在于提供一种碳/碳复合材料承载板及其制备方法，采用该方法制得的碳/碳复合材料承载板，具有良好的刚性、拉伸强度、层间剪切性能、耐酸性能，且具有较高的密度，外观平整度也较好。
[0005]
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，包括：以碳纤维预制体为基体，与浸泡液混合接触得预压毛坯；热压固化得树脂板；碳化处理得碳/碳板；增密处理、高温烧结、机加工制得碳/碳复合材料承载板；上述碳/碳复合材料承载板长度≥2400mm，宽度≥1200mm，厚度为2-10mm；上述碳/碳复合材料承载板的密度≥1.75g
·
cm-3
；上述碳/碳复合材料承载板的外观平整度≤0.2mm。
[0006]
本发明公开了一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，采用网胎与单向布和/或双向布交替叠加制得碳纤维预制体，将碳纤维预制体作为基体，浸泡于树脂、无机填料脱硫石膏、蒙脱土及有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸中，经过热压固化、碳化、增密处理以及高温烧结处理，制得碳/碳复合材料承载板；可能是由于树脂及填料能够高效的
填充碳纤维预制体内部的孔隙，使得预制体内部的孔隙率减小，制得的碳/碳复合材料承载板具有良好的刚性、拉伸强度、耐酸性能及较高的密度及较好的外观平整度；且由于具有优良的层间剪切性能，使得碳/碳复合材料承载板的层间结合力较高，更好的避免了酸洗过程中的分层问题；本发明实现了碳/碳复合材料层间剪切性能及密度的增强，对于碳纤维复合材料的应用和发展具有十分重要的意义。
[0007]
进一步的，碳/碳复合材料承载板的制备方法，具体包括以下步骤：浸泡：以碳纤维预制体为基体，与浸泡液混合接触，条件为：常温常压，时间3-10h；制得预压毛坯；热压固化：将预压毛坯以3-5℃/min的升温速率由室温升温至70-110℃，保温2-2.5h；以3-5℃/min的升温速率升至100-130℃，保温2-2.5h，此时压力从初始压力0.5-0.8mpa逐步升至15-25mpa，加压时间间隔5-8min；然后以3-5℃/min的升温速率将温度升温至135-140℃，恒压保温2-2.5h；再以3-5℃/min的升温速率将温度升温至150-180℃，恒压保温固化2-2.5h；最后自然降温至室温，制得树脂板；第一次碳化：将树脂板经4.5-5h从室温升至450-550℃，保温1-1.5h，然后以1.5-2℃/min的升温速率，升至900-1000℃，保温2-2.5h，最后自然降温至室温，制得碳/碳板；增密处理：采用液相浸渍-碳化法，将第一次碳化后的碳/碳板经过液相浸渍工艺与碳化（条件同第一次碳化）处理相结合的循环处理过程，重复操作2-5次；高温烧结：从室温开始加热，经过25-35h升至1800-2500℃，保温3-8h，之后自然冷却至室温，最后机加工制得碳/碳复合材料承载板。
[0008]
根据本发明的实施方式，上述增密处理中液相浸渍工艺条件为：将温度经50-60min由0-5℃升至70-75℃，保温50-60min；然后经50-60min的升温时间，升至120-125℃，保温150-170min；再经50-60min的升温时间，升至160-165℃，保温170-190min；经50-60min的升温时间，升至195-200℃，保温170-190min，然后自然降温至80-85℃左右出炉；其中，浸渍压力为1-2mpa。
[0009]
根据本发明的实施方式，上述碳/碳复合材料承载板层间剪切强度≥30mpa，更优的，上述碳/碳复合材料承载板层间剪切强度≥75.3mpa。
[0010]
根据本发明的实施方式，上述碳纤维预制体由网胎与单向布和/或双向布叠层后通过针刺作用复合而成。
[0011]
根据本发明的实施方式，上述单向布、双向布及网胎的制备方法，具体包括以下步骤：单向布的制备：碳纤维原丝进行单向编织，以此形成单向布；双向布的制备：将碳纤维原丝经过[-(0-90
°
)/+(0-90
°
)]至少两个方向的编织方式进行编织，制得双向布；根据本发明的实施方式，上述网胎的制备方法，包括：将碳纤维原丝切割成短切碳纤维，长度4-8cm，然后经过打散、梳理、网铺、针刺制成网胎。
[0012]
优选地，双向布的编织方式为0
°
/90
°
两个编织方向或
±
45
°
两个编织方向。
[0013]
根据本发明的实施方式，上述浸泡液包含填料、树脂、乙醇。
[0014]
根据本发明的实施方式，上述填料包含有机填料、无机填料；上述无机填料包含脱硫石膏、蒙脱土；上述有机填料包含3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸。
[0015]
根据本发明的实施方式，上述浸泡液中树脂与乙醇的质量比为1:3-6；乙醇浓度为65-90wt%。
[0016]
根据本发明的实施方式，浸泡液中树脂选自酚醛树脂、环氧树脂中的一种。
[0017]
根据本发明的实施方式，上述浸泡液中树脂与填料的质量比为：1:0.1-0.15。
[0018]
根据本发明的实施方式，上述脱硫石膏与蒙脱土的质量比为：1:1-1.5。
[0019]
根据本发明的实施方式，上述脱硫石膏与3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的质量比为：1:2-3。
[0020]
根据本发明的实施方式，上述液相浸渍工艺用浸渍液包括树脂，和溶剂，浓度为：20-30wt%；其中，树脂包含酚醛树脂；溶剂为：65-90wt%浓度的乙醇。
[0021]
根据本发明的实施方式，上述制备方法制得的碳/碳复合材料承载板在太阳能电池片制造过程中用于承载硅片。
[0022]
根据本发明的实施方式，机加工使得碳/碳复合材料承载板呈现网格状。
[0023]
本发明的有益效果包括：本发明获得了一种碳/碳复合材料承载板及其制备方法，将网胎与单向布和/或双向布制备的预制体浸渍于树脂、无机填料脱硫石膏、蒙脱土及有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸中，并经过热压固化、高温碳化、增密处理以及高温烧结，制得的碳/碳复合材料承载板，具有良好的刚性、拉伸强度、耐酸性能及较高的密度、外观平整度；且承载板的层间剪切性能较好，碳纤维预制体层间结合强度也就较高，进一步避免了碳/碳复合材料承载板酸洗过程中的分层问题。
[0024]
因此，本发明提供了一种碳/碳复合材料承载板及其制备方法，采用该方法制得的碳/碳复合材料承载板，具有良好的刚性、拉伸强度、层间剪切性能、耐酸性能，且具有较高的密度，外观平整度也较好。
附图说明
[0025]
图1为碳/碳复合材料承载板的示意图；图2为实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板样品的层间剪切性能测试结果；图3为实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板样品的弹性模量、拉伸强度性能测试结果。
具体实施方式
[0026]
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：网胎的制备：将碳纤维原丝切割成6cm长度的短切碳纤维，然后经过打散、梳理、网铺、针刺制成；单向布的制备：碳纤维原丝进行单向编织，以此形成单向布；双向布的制备：将碳纤维原丝经过0
°
/90
°
的编织，制得双向布；碳纤维预制体制备：按照需求设计网胎、单向布和/或双向布交替叠加层数，通过人工针刺作用复合制得碳纤维预制体。
[0027]
本发明实施例1-6中，浸泡液用到的酚醛树脂为pf9501，固含量为57%，游离苯酚
14.46%，水分3.72%，粘度（25℃）为5400mpa
•
s，ph值为7.90。增密处理过程浸渍液用到的酚醛树脂为pf9701，固含量为53.1%，游离苯酚15.71%，水分1.96%，粘度（25℃）为110mpa
•
s。均为市购。
[0028]
实施例1：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，包括：浸泡：以碳纤维预制体为基体，与树脂溶液（树脂为酚醛树脂，溶剂为浓度90wt%的乙醇，两者质量比为1:4）、无机填料脱硫石膏、蒙脱土及有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸组成的浸泡液混合接触，条件为：常温常压，时间3h；制得预压毛坯；热压固化：将预压毛坯以3℃/min的升温速率由室温升温至70℃，保温2h；以3℃/min的升温速率升至100℃，保温2h，此时压力从初始压力0.5mpa逐步升至15mpa，加压时间间隔5min；然后以3℃/min的升温速率将温度升温至135℃，恒压保温2h；再以3℃/min的升温速率将温度升温至150℃，恒压保温固化2h；最后自然降温至室温，制得树脂板；第一次碳化：将树脂板经4.5h从室温升至450℃，保温1h，然后以1.5℃/min的升温速率，升至900℃，保温2h，最后自然降温至室温，制得碳/碳板；增密处理：采用液相浸渍-碳化法，将第一次碳化后的碳/碳板经过液相浸渍工艺（浸渍液组分为酚醛树脂+90wt%浓度的乙醇，浓度20wt%，浸渍条件：将温度经60min由0℃升至70℃，保温60min；然后经60min的升温时间，升至120℃，保温160min；再经60min的升温时间，升至160℃，保温180min；经60min的升温时间，升至200℃，保温180min，然后自然降温至80℃左右出炉；其中，浸渍压力为1.5mpa）与碳化（条件同第一次碳化）处理相结合的循环处理过程，重复操作5次；高温烧结：从室温开始加热，经过25h升至1800℃，保温3h，之后自然冷却至室温，机加工制得碳/碳复合材料承载板，其尺寸为2400
×
1200
×
5.5mm（如图1所示）；其中，树脂与填料的质量比为：1:0.1；脱硫石膏与蒙脱土的质量比为：1:1；脱硫石膏与3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的质量比为：1:2。
[0029]
实施例2：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例1的区别：浸泡：以碳纤维预制体为基体，与树脂溶液（树脂为酚醛树脂，溶剂为浓度90wt%的乙醇，两者质量比为1:6）、无机填料脱硫石膏、蒙脱土及有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸组成的浸泡液混合接触，条件为：常温常压，时间10h；制得预压毛坯；热压固化：将预压毛坯以5℃/min的升温速率由室温升温至100℃，保温2.5h；以5℃/min的升温速率升至120℃，保温2.5h，此时压力从初始压力0.8mpa逐步升至25mpa，加压时间间隔8min；然后以5℃/min的升温速率将温度升温至140℃，恒压保温2.5h；再以5℃/min的升温速率将温度升温至160℃，恒压保温固化2.5h；最后自然降温至室温，制得树脂板；第一次碳化：将树脂板经5h从室温升至550℃，保温1.5h，然后以2℃/min的升温速率，升至1000℃，保温2.5h，最后自然降温至室温，制得碳/碳板；增密处理：采用液相浸渍-碳化法，将第一次碳化后的碳/碳板经过液相浸渍工艺（浸渍液组分为酚醛树脂+80wt%浓度的乙醇，浓度30wt%，浸渍条件：将温度经50min由0℃升至70℃，保温50min；然后经50min的升温时间，升至120℃，保温150min；再经50min的升温时
间，升至160℃，保温170min；经50min的升温时间，升至195℃，保温170min，然后自然降温至80℃左右出炉；其中，浸渍压力为1mpa）与碳化（条件同第一次碳化）处理相结合的循环处理过程，重复操作5次；高温烧结：从室温开始加热，经过35h升至2500℃，保温8h，之后自然冷却至室温，机加工制得碳/碳复合材料承载板；其中，树脂与填料的质量比为：1:0.15；脱硫石膏与蒙脱土的质量比为：1:1.5；脱硫石膏与3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的质量比为：1:3。
[0030]
实施例3：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例1的区别：浸泡：以碳纤维预制体为基体，与树脂溶液（树脂为酚醛树脂，溶剂为浓度80wt%的乙醇，两者质量比为1:3）、无机填料脱硫石膏、蒙脱土及有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸组成的浸泡液混合接触，条件为：常温常压，时间6h；制得预压毛坯；热压固化：将预压毛坯以4℃/min的升温速率由室温升温至80℃，保温2.5h；以4℃/min的升温速率升至10℃，保温2.5h，此时压力从初始压力0.6mpa逐步升20mpa，加压时间间隔6min；然后以4℃/min的升温速率将温度升温至138℃，恒压保温2.5h；再以4℃/min的升温速率将温度升温至155℃，恒压保温固化2.5h；最后自然降温至室温，制得树脂板；第一次碳化：将树脂板经5h从室温升至500℃，保温1.5h，然后以2℃/min的升温速率，升至950℃，保温2.5h，最后自然降温至室温，制得碳/碳板；增密处理：采用液相浸渍-碳化法，将第一次碳化后的碳/碳板经过液相浸渍工艺（浸渍液组分为酚醛树脂+65wt%浓度的乙醇，浓度25wt%，浸渍条件：将温度经60min由0℃升至75℃，保温60min；然后经60min的升温时间，升至125℃，保温170min；再经60min的升温时间，升至165℃，保温190min；经60min的升温时间，升至200℃，保温190min，然后自然降温至85℃左右出炉；其中，浸渍压力为2mpa）与碳化（条件同第一次碳化）处理相结合的循环处理过程，重复操作5次；高温烧结：从室温开始加热，经过32h升至2300℃，保温5h，之后自然冷却至室温，机加工制得碳/碳复合材料承载板；其中，树脂与填料的质量比为：1:0.12；脱硫石膏与蒙脱土的质量比为：1:1.2；脱硫石膏与3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的质量比为：1:2.5。
[0031]
实施例4：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例1的区别：浸泡液中不添加填料。
[0032]
实施例5：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例1的区别：浸泡液中不添加有机填料。
[0033]
实施例6：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例1的区别：浸泡液中不添加无机填料。
[0034]
实施例7：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例1的区别：采用改性酚醛树脂替代浸泡液中用到的酚醛树脂。
[0035]
改性酚醛树脂的制备方法，包括：苯酚、4-异丙氧基苯胺与甲醛发生先加成后缩和的反应，制得改性酚醛树脂。
[0036]
本发明采用4-异丙氧基苯胺改性酚醛树脂，制得的改性酚醛树脂用于制备承载板，使得承载板具有良好的刚性、拉伸强度、耐酸性能及较高的密度及较好的外观平整度；原因可能是由于4-异丙氧基苯胺改性酚醛树脂，可使酚醛树脂交联程度增加，提高其粘结强度，且4-异丙氧基苯胺属于芳香族化合物，可形成三维网状结构，使酚醛树脂交联网络结构分布更加均匀，使得粘结强度增加，碳纤维与酚醛树脂之间的结合力增强，从而进一步提升复合材料承载板的性能。
[0037]
具体地，上述改性酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：将苯酚、甲醛和氢氧化钡，搅拌混合后，在60-65℃反应1-1.5h，70-75℃反应1-1.5h，在80-85℃下反应至体系中出现透明胶状物时，加入4-异丙氧基苯胺，继续反应，并每隔8-12min将体系中的产物用滴管逐滴加入到冰水中，当液滴呈一条细线状落下时，停止反应，然后在55-65℃下进行真空抽水，持续0.5-1h，冷却至室温，即得改性酚醛树脂；具体的，苯酚与甲醛的摩尔比为：1:1.5-2；苯酚与4-异丙氧基苯胺的摩尔比为：1:0.3-0.5；苯酚与氢氧化钡的质量比为：1:0.04-0.06。
[0038]
进一步地，改性酚醛树脂的制备方法，包括：将苯酚、甲醛和氢氧化钡，搅拌混合后，在60℃反应1h，70℃反应1h，在80℃下反应至体系中出现透明胶状物时，加入4-异丙氧基苯胺，继续反应，并每隔8min将体系中的产物用滴管逐滴加入到冰水中，当液滴呈一条细线状落下时，停止反应，然后在55℃下进行真空抽水，持续0.5h，冷却至室温，即得改性酚醛树脂；其中，苯酚与甲醛的摩尔比为：1:1.5；苯酚与4-异丙氧基苯胺的摩尔比为：1:0.3；苯酚与氢氧化钡的质量比为：1:0.04。
[0039]
实施例8：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例7的区别：改性酚醛树脂为本实施例制备的。
[0040]
改性酚醛树脂的制备方法与实施例7的区别：制备过程中不添加4-异丙氧基苯胺。
[0041]
分别对实施例7和8制备的改性酚醛树脂进行红外表征，测得的改性酚醛树脂的红外谱图显示，相比于实施例8制备的改性酚醛树脂，实施例7制备的改性酚醛树脂红外光谱中，在1298cm-1
处存在c-n键的特征吸收峰；说明4-异丙氧基苯胺参与了改性酚醛树脂的生成反应。
[0042]
实施例9：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例7的区别：浸泡液中不添加脱硫石膏。
[0043]
实施例10：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例7的区别：浸泡液中不添加蒙脱土。
[0044]
实施例11：一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例7的区别：浸泡液中不添加有机填料。
[0045]
实施例12：
一种碳/碳复合材料承载板的制备方法与实施例7的区别：浸泡液中不添加无机填料。
[0046]
试验例1：密度测试采用阿基米德排水法方法对碳/碳复合材料承载板的密度ρ进行测定，计算公式如下：ρ=m/v=(m
×
ρ0)/(m
1-m0)其中，m为碳/碳复合材料承载板样品的质量，g；m1为碳/碳复合材料承载板样品浸渍在水中24h后取出擦干的质量，g；m0为碳/碳复合材料承载板样品浸渍在水中称得的质量，g；ρ0为水的密度，g
·
cm-3
。
[0047]
表1 不同碳/碳复合材料承载板样品的密度样品密度/g
·
cm-3
实施例11.69实施例21.70实施例31.69实施例41.3实施例51.46实施例61.39实施例71.8实施例81.67实施例91.72实施例101.75实施例111.56实施例121.45对实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板进行上述测试，结果如表1所示。由表1可知，实施例7与实施例8相比，密度有所增加，说明采用4-异丙氧基苯胺改性的酚醛树脂，作为浸泡液，对碳/碳复合材料承载板的密度具有提升作用；实施例7与实施例9相比，密度有所升高，说明脱硫石膏的加入有助于碳/碳复合材料承载板密度的提升；实施例7与实施例10相比，密度也有所增加，说明蒙脱土也有助于碳/碳复合材料承载板密度的提升；实施例5与实施例4相比，密度明显升高，说明无机填料脱硫石膏、蒙脱土的加入，使得碳/碳复合材料承载板的密度明显增加；实施例6与实施例4相比，密度也有所增长，说明有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的加入，对碳/碳复合材料承载板的密度有提升作用；实施例1与实施例4相比，密度明显增加，说明采用脱硫石膏、蒙脱土、3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸作为填料共混，用于浸泡处理时，碳/碳复合材料承载板的密度明显增强；可能是由于填料的使用能够高效的填充碳纤维预制体内部的孔隙，预制体内部的孔隙率减小，密度增大。
[0048]
试验例2：层间剪切性能测试采用压缩测试方法对碳/碳复合材料承载板样品的层间剪切性能进行测试；实验
分组情况为：实施例1制得的碳/碳复合材料承载板记为n1；实施例2制得的碳/碳复合材料承载板记为n2；实施例3制得的碳/碳复合材料承载板记为n3；实施例4制得的碳/碳复合材料承载板记为n4；实施例5制得的碳/碳复合材料承载板记为n5；实施例6制得的碳/碳复合材料承载板记为n6；实施例7制得的碳/碳复合材料承载板记为n7；实施例8制得的碳/碳复合材料承载板记为n8；实施例9制得的碳/碳复合材料承载板记为n9；实施例10制得的碳/碳复合材料承载板记为n10；实施例11制得的碳/碳复合材料承载板记为n11；实施例12制得的碳/碳复合材料承载板记为n12；测试时设置加载速率为1mm/min，层间剪切强度性能计算公式如下：t=s/(r
×
d)其中，t为层间剪切强度，mpa；s为最大载荷，n；r为碳/碳复合材料承载板样品中间两条缝隙内侧之间的宽度，mm；d为碳/碳复合材料承载板样品宽度，mm。
[0049]
对实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板进行上述测试，结果如图2所示。由图2可知，实施例7与实施例8相比，层间剪切强度有所增加，说明采用4-异丙氧基苯胺改性的酚醛树脂，作为浸泡液对碳/碳复合材料承载板的层间剪切强度具有提升作用；实施例7与实施例9相比，层间剪切强度有所升高，说明脱硫石膏的加入有助于碳/碳复合材料承载板层间剪切强度的提升；实施例7与实施例10相比，层间剪切强度也有所增加，说明蒙脱土也有助于碳/碳复合材料承载板层间剪切强度的提升；实施例5与实施例4相比，层间剪切强度明显升高，说明无机填料脱硫石膏、蒙脱土的加入，使得碳/碳复合材料承载板的层间剪切强度明显增加；实施例6与实施例4相比，层间剪切强度也有所增长，说明有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的加入，对碳/碳复合材料承载板的层间剪切强度有提升作用；实施例1与实施例4相比，层间剪切强度明显增加，说明采用脱硫石膏、蒙脱土、3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸作为填料共混，用于浸泡处理时，碳/碳复合材料承载板的层间剪切强度增强，具有明显的促进作用，而碳/碳复合材料承载板的层间剪切性能越好，碳纤维预制体层间结合强度就越高，从而避免了酸洗过程中的分层问题的出现。
[0050]
试验例3：耐酸性能测试参考gb/t 17657-2013标准，对碳/碳复合材料承载板样品的耐酸性能进行测试；测试温度为室温，时间24h，观察碳/碳复合材料承载板的变化。
[0051]
表2不同碳/碳复合材料承载板样品耐酸性测试结果样品98%硫酸37%盐酸65%硝酸80%磷酸实施例1无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化实施例2无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化实施例3无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化实施例4轻微变化明显变化明显变化明显变化实施例5轻微变化无明显变化无明显变化无明显变化实施例6轻微变化轻微变化无明显变化无明显变化实施例7无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化实施例8无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化实施例9无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化
实施例10无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化实施例11无明显变化无明显变化无明显变化无明显变化实施例12轻微变化轻微变化轻微变化无明显变化对实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板进行上述测试，结果如表2所示。由表2可知，实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板在酸洗过程中，无机填料与有机填料混合使用时，碳/碳复合材料承载板均无明显变化；单独使用有机填料或无机填料单独使用时，碳/碳复合材料承载板有轻微变化；不添加填料时，碳/碳复合材料承载板酸洗变化较为明显，说明无机填料与有机填料共混使用时，本发明制备的碳/碳复合材料承载板具有良好的耐酸性能。
[0052]
试验例4：拉伸强度及刚性的性能测试采用万能试验机测试碳/碳复合材料承载板样品的拉伸性能，并用拉伸弹性模量来表示碳/碳复合材料承载板的刚性，拉伸弹性模量与刚性成正比例关系；实验分组情况同试验例2；按照碳/碳复合材料承载板的轴向进行拉伸，测试时加载速度设置为1mm/min。其中，拉伸弹性模量计算公式如下：e=(δb
×
h)/(t
×
δh)拉伸强度计算公式如下：p=b/t式中：e为拉伸弹性模量，gpa；δb为载荷—变形曲线上的初始直线段的载荷增量，n；δh为与δb对应的标距h内的变形增量，mm；p为拉伸强度；mpa；b为破坏或最大载荷，n；t为碳/碳复合材料承载板样品的横截面积，cm2。
[0053]
对实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板进行上述测试，拉伸弹性模量结果如图3所示。由图3可知，实施例7与实施例8相比，拉伸弹性模量有所增加，说明采用4-异丙氧基苯胺改性的酚醛树脂，作为浸泡液对碳/碳复合材料承载板的刚性具有提升作用；实施例7与实施例9相比，拉伸弹性模量有所升高，说明脱硫石膏的加入有助于碳/碳复合材料承载板刚性的提升；实施例7与实施例10相比，拉伸弹性模量也有所增加，说明蒙脱土也有助于碳/碳复合材料承载板刚性的提升；实施例5与实施例4相比，拉伸弹性模量明显升高，说明无机填料脱硫石膏、蒙脱土的加入，使得碳/碳复合材料承载板的刚性明显增加；实施例6与实施例4相比，拉伸弹性模量也有所增长，说明有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的加入，对碳/碳复合材料承载板的刚性有提升作用；实施例1与实施例4相比，拉伸弹性模量明显增加，说明采用脱硫石膏、蒙脱土、3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸作为填料共混，用于浸泡处理时，碳/碳复合材料承载板的刚性增强，具有明显的促进作用。
[0054]
对实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板进行上述测试，拉伸强度结果如图3所示。由图3可知，实施例7与实施例8相比，拉伸强度有所增加，说明采用4-异丙氧基苯胺改性的酚醛树脂，作为浸泡液对碳/碳复合材料承载板的拉伸强度具有提升作用；实施例7与实施例9相比，拉伸强度有所升高，说明脱硫石膏的加入有助于碳/碳复合材料承载板拉伸强度的提升；实施例7与实施例10相比，拉伸强度也有所增加，说明蒙脱土也有助于碳/碳复合材料承载板拉伸强度的提升；实施例5与实施例4相比，拉伸强度明显升高，说明无机
填料脱硫石膏、蒙脱土的加入，使得碳/碳复合材料承载板的拉伸强度明显增加；实施例6与实施例4相比，拉伸强度也有所增长，说明有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的加入，对碳/碳复合材料承载板的拉伸强度有提升作用；实施例1与实施例4相比，拉伸强度明显增加，说明采用脱硫石膏、蒙脱土、3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸作为填料共混，用于浸泡处理时，碳/碳复合材料承载板的拉伸强度增强，具有明显的促进作用。
[0055]
试验例5：外观平整度测试利用尺寸为3000
×
2000
×
500mm大理石平台，在常温条件下，用塞尺测量碳/碳复合材料承载板样品表面平整度。
[0056]
表3 不同碳/碳复合材料承载板样品外观平整度（取绝对值）测试结果样品平整度/mm实施例10.142实施例20.141实施例30.142实施例40.200实施例50.183实施例60.171实施例70.120实施例80.145实施例90.142实施例100.146实施例110.162实施例120.158对实施例1~实施例12制备的碳/碳复合材料承载板进行上述测试，结果如表3所示。由表3可知，实施例7与实施例8相比，平整度差值有所降低，说明采用4-异丙氧基苯胺改性的酚醛树脂，作为浸泡液对碳/碳复合材料承载板的外观平整度具有提升作用；实施例7与实施例9相比，平整度差值明显降低，说明脱硫石膏的加入有助于碳/碳复合材料承载板外观平整度的提升；实施例7与实施例10相比，外观平整度差值也有所下降，说明蒙脱土也有助于碳/碳复合材料承载板外观平整度的提升；实施例5与实施例4相比，外观平整度差值明显降低，说明无机填料脱硫石膏、蒙脱土的加入，使得碳/碳复合材料承载板的层间剪切强度明显增加；实施例6与实施例4相比，外观平整度差值也明显下降，说明有机填料3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的加入，对碳/碳复合材料承载板的外观平整度有提升作用；实施例1与实施例4相比，平整度差值均明显降低，说明采用脱硫石膏、蒙脱土、3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸作为填料共混，用于浸泡处理时，碳/碳复合材料承载板的外观平整度增强，具有明显的促进作用。
[0057]
上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。
[0058]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵
盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
技术特征：1.一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，包括：以碳纤维预制体为基体，与浸泡液混合接触得预压毛坯；热压固化得树脂板；碳化处理得碳/碳板；增密处理、高温烧结、机加工制得碳/碳复合材料承载板；所述碳/碳复合材料承载板长度≥2400mm，宽度≥1200mm，厚度为2-10mm；所述碳/碳复合材料承载板的密度≥1.75g
·
cm-3
；所述碳/碳复合材料承载板的外观平整度≤0.2mm。2.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，其特征在于：所述碳/碳复合材料承载板层间剪切强度≥75.3mpa。3.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，其特征在于：所述碳纤维预制体由网胎与单向布和/或双向布叠层后通过针刺作用复合而成。4.根据权利要求1所述的一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，其特征在于：所述浸泡液包含填料、树脂、乙醇。5.根据权利要求4所述的一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，其特征在于：所述填料包含有机填料、无机填料；所述无机填料包含脱硫石膏、蒙脱土；所述有机填料包含3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸。6.根据权利要求4所述的一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，其特征在于：所述树脂与填料的质量比为：1:0.1-0.15。7.根据权利要求5所述的一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，其特征在于：所述脱硫石膏与蒙脱土的质量比为：1:1-1.5。8.根据权利要求5所述的一种碳/碳复合材料承载板的制备方法，其特征在于：所述脱硫石膏与3-[n,n-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸的质量比为：1:2-3。9.权利要求1所述制备方法制得的碳/碳复合材料承载板在太阳能电池片制造过程中用于承载硅片。
技术总结本发明公开了一种碳/碳复合材料承载板及其制备方法，涉及碳/碳复合材料领域。该方法将网胎与单向布和/或双向布制备的碳纤维预制体，浸泡于酚醛树脂、无机填料脱硫石膏、蒙脱土及有机填料3-[N,N-二(羟乙基)氨基]-2-羟基丙磺酸组成的浸泡液中，经热压固化、碳化、增密、高温烧结，制得的碳/碳复合材料承载板，具有良好的刚性、拉伸强度、层间剪切性能、耐酸性能，且具有较高的密度，外观平整度也较好。外观平整度也较好。外观平整度也较好。
技术研发人员：朱海翔 曾国伟 黄水霞 盛龙舟 吴行行 刘正权
受保护的技术使用者：浙江星辉新材料科技有限公司
技术研发日：2022.07.18
技术公布日：2022/11/1
