本發明屬于屬于碳/碳復合材料設備技術領域，具體涉及一種低密度碳/碳復合筒材的制備方法。

背景技術：
碳/碳復合材料主要由碳纖維和碳基體組成，它繼承了二者優異的結構和熱學性能。其中，低密度碳/碳復合材料在高溫下具有良好保溫絕熱功能，一般密度為0.10g/cm3-0.3g/cm3之間，其碳含量高、可揮發性雜質少，在真空或惰性氣體保護下，可靠使用溫度高達2800℃，并且長時間使用，具有各項性能指標穩定等特點，已經被廣泛的應用到真空爐、單晶硅、多晶硅以及各種寶石生產行業中。目前，低密度碳/碳復合材料多采用碳氈、石墨氈等疊層復合而成，層間依靠粘接劑粘接而成。然而，低成本的高溫粘接劑粘接效果很不理想，使用過程中碳氈、石墨氈之間很容易分層脫落，嚴重影響使用性能和壽命；一些粘接效果略好的高溫粘接劑成本太高，嚴重制約低密度碳/碳復合材料的工業化推廣。近年來，專利CN102134068A、CN102616767A等提供了幾種新工藝制備的低密度泡沫碳/碳復合材料，成本較低，但是其強度很差，稍加碰撞既碎，運輸和使用難度很高，不易大規模推廣。因此，研究低密度碳/碳復合材料的先進制備方法，對于擴大低密度碳/碳復合材料應用領域、延長使用壽命、降低生產成本有著至關重要的作用。

技術實現要素：
鑒于上述，本發明的目的在于提供一種低密度碳/碳復合筒材的制備方法。為實現上述之目的，本發明采取的技術方案為：一種低密度碳/碳復合筒材制備方法,其特征從內側至外側結構為：支撐層（1）、碳氈或石墨氈（2）和拉緊層（3）組成的交替纏繞層，其中碳氈或石墨氈（2）和拉緊層（3）可以重復交替纏繞，通過以下步驟實現：a.支撐層（1）采用碳纖維布、碳絲或者為兩者的組合纏繞制備支撐層（1）；b.涂敷高溫粘接劑，然后纏繞碳氈或石墨氈（2），碳氈或石墨氈緊貼支撐層（1），用碳繩縫合接口；c.在步驟b形成碳氈或石墨氈（2）的基礎上利用預浸碳絲纏繞形成拉緊層（3），纏繞預浸碳絲的張力為2-6N，纏繞厚度為0.5-3mm；d.根據需要重復步驟b-c;；e.將步驟d形成預成型體放入固化爐內，升溫至180℃-230℃，固化8-12小時，隨爐至60℃以下取出，固化過程中保持預成型體以25-45轉/分鐘低速轉動；f.將步驟e固化好的預成型體放入氮氣保護炭化爐中，升溫至450℃-600℃，然后再降溫至400℃-500℃，在400℃-500℃碳化2-4小時；g.將步驟f中得到的預成型體脫去心模，再放入氮氣保護炭化爐，升溫至900℃-930℃碳化2-4小時；h.將步驟g中獲得的預成型體放入高溫爐，升溫至2000℃-2400℃，石墨化處理2-4小時；i.將步驟h中獲得的預成型體機加工成所需產品。與現有技術相比，本發明具有以下優點：本發明低密度碳/碳復合筒材制備方法充分利用支撐層和拉緊層結構優勢，拉緊層碳絲的纏繞張力增加了層間分層和脫落阻力，筒材整體具有一定的預緊力，增強筒材抵御外力和變形的能力；制備過程使用普通高溫粘接劑，在不增加成本的前提下，有效的提高了低密度碳/碳復合筒材的使用壽命，總體提高了材料利用率。附圖說明圖1為本發明制備低密度碳/碳復合筒材工藝流程圖。圖2為本發明低密度碳/碳復合筒材結構示意圖。具體實施方式為使本領域技術人員更好的理解本發明的技術方案，以下結合附圖對本發明的技術方案再作進一步的描述，所舉實例只用于解釋本發明，并非用于限定本發明的范圍。實施例1普通高溫粘接劑的制備用工業乙醇溶解對甲苯磺酸，其中工業乙醇和對甲苯磺酸的重量比為100份:12份，然后攪拌20分鐘，接著在攪拌下將100份酚醛樹脂和6份硼酸逐漸加入，最后將石墨80份加入溶液中，繼續攪拌60分鐘后即制得高溫粘結劑。制備低密度碳/碳復合筒材尺寸為：D=1100mm，d=990mm，L=1800mm，厚度55mm。低密度碳/碳復合筒材制備方法，其步驟是a.利用預浸碳纖維布制備支撐層1，纏繞厚度為3mm；b.在步驟a制備的支撐層1上涂刷高溫粘接劑，采用12mm石墨氈在支撐層1上纏繞一層，纏繞時注意壓緊，再使碳氈緊貼石墨氈，不能松動，碳氈在石墨氈上的縫用碳繩縫合接口；c.在步驟b基礎上利用預浸碳絲纏繞拉緊層3，纏繞單絲張力3N，纏繞厚度0.5mm；d.在步驟c拉緊層3上，再涂刷高溫粘接劑，纏繞石墨氈，石墨氈緊貼拉緊層3，拉緊層3厚度為2.3mm，形成預成型體；e.將步驟d預成型體放入固化爐內，升溫至220℃固化12小時，隨爐至60℃以下取出，固化過程中保持預成型體以45轉/分鐘低速轉動；f.將步驟e固化好的預成型體放入氮氣保護炭化爐中，升溫至600℃，600℃，500℃低溫碳化3小時；g.將步驟f中得到的預成型體脫去心模，再放入氮氣保護炭化爐，升溫至930℃，碳化4小時；h.將步驟g中獲得的預成型體放入高溫爐，升溫至2400℃，石墨化處理4小時；i.將步驟h中獲得的預成型體機加工成所需產品，整體密度0.23g/cm3。實施例2制備低密度碳/碳復合筒材尺寸為：D=596mm，d=460mm，L=1400mm，厚度68mm：a.利用預浸碳絲纏繞制備支撐層1，纏繞厚度為3mm；b.在步驟a制備的支撐層1上涂刷高溫粘接劑，然后，在支撐層1上纏繞10mm厚碳氈二層，纏繞時碳氈緊貼支撐層1，不能松動，利用碳繩縫合接口；c.在步驟b基礎上利用預浸碳絲纏繞拉緊層，纏繞碳絲張力5N，纏繞厚度1mm；d.在步驟c拉緊層3上，再涂刷高溫粘接劑，纏繞碳氈，碳氈緊貼拉緊層3，拉緊層3纏繞碳絲厚度為3mm，形成預成型體；e.將步驟d預成型體放入固化爐內，升溫至230℃固化12小時，隨爐至60℃以下取出，固化過程中保持預成型體以40轉/分鐘低速轉動；f.將步驟e固化好的預成型體放入氮氣保護炭化爐中，升溫至600℃，450℃低溫碳化4小時；g.將步驟f中得到的預成型體脫去心模，再放入氮氣保護炭化爐，升溫至930℃碳化4小時；h.將步驟g中獲得的預成型體放入高溫爐，升溫至2400℃，石墨化處理4小時；i.將步驟h中獲得的預成型體機加工成所需產品，整體密度0.24g/cm3。實施例3制備低密度碳/碳復合筒材尺寸為：D=1423mm，d=1260mm，L=1800mm，厚度82mm：a.利用預浸碳纖維布纏繞制備支撐層，纏繞厚度為4mm；b.在步驟a支撐層1上涂刷高溫粘接劑，然后，在支撐層1上纏繞14mm厚碳氈一層，纏繞時注意壓緊保證碳氈緊貼支撐層1，不能松動，利用碳繩縫合接口；c.在步驟b碳氈基礎上纏繞一層石墨紙，厚度1mm；d.在步驟c石墨紙基礎上利用預浸碳絲纏繞拉緊層3，纏繞單絲張力5N，纏繞厚度１mm；e.在步驟d拉緊層3上，再涂刷高溫粘接劑，纏繞石墨氈3層，石墨氈緊貼拉緊層3，拉緊層3纏繞碳絲厚度為2mm，形成預成型體；f.將步驟e預成型體放入固化爐內，升溫至230℃固化12小時，隨爐至60℃以下取出，固化過程中保持預成型體以35轉/分鐘低速轉動；g.將步驟f固化好的預成型體放入氮氣保護炭化爐中，升溫至600℃，400℃低溫碳化4小時；h.將步驟g中得到的預成型體脫去心模，再放入氮氣保護炭化爐，升溫至930℃碳化4小時；i.將步驟h中獲得的預成型體放入高溫爐，升溫至2400℃，石墨化處理4小時；j.將步驟i中獲得的預成型體機加工成所需產品，整體密度0.27g/cm3。