一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯‑二氧化硅陶瓷复合粉体及其制备方法，所述石墨烯‑二氧化硅陶瓷复合粉体是由二氧化硅陶瓷粉末经过偶联剂改性处理，改性处理后的二氧化硅陶瓷粉末与氧化石墨烯反应烘干，热还原后得到呈片层状的石墨烯均匀分布于二氧化硅陶瓷粉末表面；石墨烯‑二氧化硅陶瓷复合粉体的制备方法为：将偶联剂溶液加入到二氧化硅陶瓷粉末中，将氧化石墨烯添加到蒸馏水中制备成悬浊液；将悬浊液添加到混合浆料中制备成复合溶液；将复合溶液真空烘干、热还原。本发明专利技术可以有效解决石墨烯团聚问题，保证石墨烯均匀分布，增强石墨烯与二氧化硅陶瓷粉体的结合，提高二氧化硅陶瓷复合材料的断裂韧性和强度。

Graphene silica ceramic composite powder and preparation method thereof

The present invention discloses a graphene silicon dioxide ceramic composite powder and its preparation method. The graphene silica ceramic composite powder is modified by the coupling agent of silica ceramic powder. The modified silica ceramic powder is reacted with graphene oxide after the modification and is obtained after hot reduction. Graphene like silica is evenly distributed on the surface of silica ceramic powder, and the preparation method of graphene silica ceramic composite powder is as follows: adding coupling agent solution to silica ceramic powder, adding graphene oxide to distilled water to prepare suspension solution, and adding the suspension to mixed slurry to make a compound solution. Liquid; the compound solution is dried and heated in vacuum. The invention can effectively solve the problem of the agglomeration of graphene, ensure the uniform distribution of graphene, enhance the combination of graphene and silica ceramic powder, and improve the fracture toughness and strength of the silica ceramic composite.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体及其制备方法
本专利技术涉及石墨烯-陶瓷复合粉体的制备
，具体涉及一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体及其制备方法。技术背景二氧化硅陶瓷复台材料是近几十年发展起来的一种多功能复合材料，由于具有高强度、耐高温、抗热震，广泛地运用于各个方面，但，但强度低、抗雨蚀和烧蚀性能差等缺点限制了其应用范围。为了有效提高二氧化硅陶瓷材料的韧性，学者研究了多种增韧机制，包括相变增韧、颗粒弥、散增韧、晶须复合增韧以及连续纤维增韧等方法，第二相的添加对陶瓷增韧效果影响各异。石墨烯是一种单层原子平面材料，通过剥离石墨发现，它由碳原子sp2杂化轨道组成，六角形蜂巢状晶格的材料，具有高比表面积、高强度、高弹性模量、优异的热学和电学性能。石墨烯的优异性能使它成为科学界和工业界关注的焦点。石墨烯的厚度只有0.335nm，不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知所有的导体和半导体都快；石墨烯的理论比表面积高达2630m2/g。石墨烯通常作为材料中的增强相，加入少量便可显著提高材料的电学、热学和力学性能，使得以基于石墨烯的复合材料成为极有前途的超轻、超强和导电等各种性能兼具的未来新型功能材料。专利号为CN106747431A一种石墨烯-陶瓷复合粉体及其制备方法的中国专利公开了一种石墨烯-陶瓷复合粉体及其制备方法。该复合粉体以陶瓷造粒粉和氧化石墨烯为原料制备，该专利技术制备方法包括步骤：(1)氧化石墨烯的分散；(2)混粉；(3)干燥及热还原处理。本专利技术制备方法利用了陶瓷造粒粉的物理吸附性能和氧化石墨烯良好的亲水性，快速获得氧化石墨烯均匀分布的粉体。本专利技术制备方法工艺简单、操作方便、清洁高效、可运用于大规模生产；本专利技术制备的石墨烯-陶瓷复合粉体中，石墨烯均匀分布于陶瓷粉体基体上，组态具有单层或少层的结构特点。专利号为CN201610969983.9一种陶瓷复合粉体的合成方法及陶瓷复合粉体的中国专利公开了一种陶瓷复合粉体的合成方法及陶瓷复合粉体，属于无机非金属材料
其中，该方法包括：配制陶瓷原料的水性料浆，水性料浆包括陶瓷原料、水和低聚合度有机共聚物，陶瓷原料为包括至少两种组元的原料；在水性料浆中加入交联促凝剂，得到凝胶体；将凝胶体进行脱水和干燥处理，得到干燥后凝胶体；将干燥后凝胶体加热到陶瓷复合粉体的合成温度并保温，得到陶瓷复合粉体或陶瓷复合基粉；对陶瓷复合基粉进行二次掺杂，得到陶瓷复合粉体。本专利技术实施例制得的多组元陶瓷复合粉体各组元分散均匀，且合成温度低。上述专利在纳米陶瓷复合粉末制备，尤其是针对纳米二氧化硅陶瓷复合粉末制备方面没有进一步的研究，还不能满足目前的应用现状，因此急需一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体及其制备方法来满足目前的需求。
技术实现思路
本专利技术专利的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体及其制备方法，提供二氧化硅陶瓷复合材料的性能，扩展其应用范围。为实现本专利技术专利的目的所采用的技术方案是：一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体，所述石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体是由二氧化硅陶瓷粉末经过偶联剂改性处理，改性处理后的二氧化硅陶瓷粉末与氧化石墨烯反应烘干，热还原后得到呈片层状的石墨烯均匀分布于二氧化硅陶瓷粉末表面；所述一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体的制备方法包括以下步骤：(1)将偶联剂溶液加入到二氧化硅陶瓷粉末中，搅拌30～60min制备成混合浆料；(2)将氧化石墨烯添加到蒸馏水中超声制备成悬浊液；(3)将所述悬浊液添加到混合浆料中搅拌混合30～80min，制备成氧化石墨烯-二氧化硅陶瓷复合溶液；(4)将所述氧化石墨烯-二氧化硅陶瓷复合溶液放置在温度为80～120℃环境下真空烘干成复合粉体；(5)将所述复合粉体进行热还原反应，温度为700～900℃。进一步的，所述石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体中石墨烯含量占总重量的0.4％～1.5％。进一步的，所述所述偶联剂为硅烷偶联剂，偶联剂的用量为二氧化硅陶瓷粉末质量的1％～5％。进一步的，所述二氧化硅陶瓷粉末尺寸为10～30nm。本专利技术的有益效果是：(1)采用氧化石墨烯热还原的方式制备石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体可以有效解决石墨烯团聚问题，保证石墨烯均匀分布；(2)通过偶联剂增强石墨烯与二氧化硅陶瓷粉体的结合；(3)石墨烯的添加有效提高二氧化硅陶瓷复合材料的断裂韧性和强度。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。实施例1一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体，由二氧化硅陶瓷粉末经过偶联剂改性处理，改性处理后的二氧化硅陶瓷粉末与氧化石墨烯反应烘干，热还原后得到呈片层状的石墨烯均匀分布于二氧化硅陶瓷粉末表面。石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体中石墨烯含量占总重量的1.5％。偶联剂为硅烷偶联剂，偶联剂的用量为二氧化硅陶瓷粉末质量的5％。二氧化硅陶瓷粉末尺寸为30nm。一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体的制备方法包括以下步骤：(1)将偶联剂溶液加入到二氧化硅陶瓷粉末中，搅拌60min制备成混合浆料；(2)将氧化石墨烯添加到蒸馏水中超声制备成悬浊液；(3)将所述悬浊液添加到混合浆料中搅拌混合80min，制备成氧化石墨烯-二氧化硅陶瓷复合溶液；(4)将所述氧化石墨烯-二氧化硅陶瓷复合溶液放置在温度为120℃环境下真空烘干成复合粉体；(5)将所述复合粉体进行热还原反应，温度为900℃。实施例2一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体，由二氧化硅陶瓷粉末经过偶联剂改性处理，改性处理后的二氧化硅陶瓷粉末与氧化石墨烯反应烘干，热还原后得到呈片层状的石墨烯均匀分布于二氧化硅陶瓷粉末表面。石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体中石墨烯含量占总重量的0.4％。偶联剂为硅烷偶联剂，偶联剂的用量为二氧化硅陶瓷粉末质量的1％。二氧化硅陶瓷粉末尺寸为10nm。一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体的制备方法包括以下步骤：(1)将偶联剂溶液加入到二氧化硅陶瓷粉末中，搅拌30min制备成混合浆料；(2)将氧化石墨烯添加到蒸馏水中超声制备成悬浊液；(3)将所述悬浊液添加到混合浆料中搅拌混合30min，制备成氧化石墨烯-二氧化硅陶瓷复合溶液；(4)将所述氧化石墨烯-二氧化硅陶瓷复合溶液放置在温度为80℃环境下真空烘干成复合粉体；(5)将所述复合粉体进行热还原反应，温度为700℃。上述仅为本专利技术的二个具体实施方式，但本专利技术的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本专利技术进行非实质性的改动，均应属于侵犯本专利技术保护的范围的行为。但凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本专利技术技术方案的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯‑二氧化硅陶瓷复合粉体，其特征在于所述石墨烯‑二氧化硅陶瓷复合粉体是由二氧化硅陶瓷粉末经过偶联剂改性处理，改性处理后的二氧化硅陶瓷粉末与氧化石墨烯反应烘干，热还原后得到呈片层状的石墨烯均匀分布于二氧化硅陶瓷粉末表面；所述石墨烯‑二氧化硅陶瓷复合粉体的制备方法包括以下步骤：(1)将偶联剂溶液加入到二氧化硅陶瓷粉末中，搅拌30～60min制备成混合浆料；(2)将氧化石墨烯添加到蒸馏水中超声制备成悬浊液；(3)将所述悬浊液添加到混合浆料中搅拌混合30～80min，制备成氧化石墨烯‑二氧化硅陶瓷复合溶液；(4)将所述氧化石墨烯‑二氧化硅陶瓷复合溶液放置在温度为80～120℃环境下真空烘干成复合粉体；(5)将所述复合粉体进行热还原反应，温度为700～900℃。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体，其特征在于所述石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体是由二氧化硅陶瓷粉末经过偶联剂改性处理，改性处理后的二氧化硅陶瓷粉末与氧化石墨烯反应烘干，热还原后得到呈片层状的石墨烯均匀分布于二氧化硅陶瓷粉末表面；所述石墨烯-二氧化硅陶瓷复合粉体的制备方法包括以下步骤：(1)将偶联剂溶液加入到二氧化硅陶瓷粉末中，搅拌30～60min制备成混合浆料；(2)将氧化石墨烯添加到蒸馏水中超声制备成悬浊液；(3)将所述悬浊液添加到混合浆料中搅拌混合30～80min，制备成氧化石墨烯-二氧化硅陶瓷复合溶液；...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶志远，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：宿迁南航新材料与装备制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32