一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板及其制备方法；所述复合材料基板由碳泡沫、碳纳米线、碳化硅纳米线和石墨烯酚醛树脂复合而成。该复合材料基板制备方法包括：（1）三聚氰胺泡沫热解得到碳泡沫基板预制体；（2）采用化学气相渗透法在碳泡沫基板预制体中制备碳纳米线和碳化硅纳米线；（3）将制备好纳米线的基板预制体放入模具中浸渗石墨烯酚醛树脂，固化脱模得到复合材料基板。本发明专利技术制备的碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板介电常数高，介电损耗小，介电性能和机械性能优异。

【技术实现步骤摘要】
一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板及其制备方法
本专利技术涉及一种树脂复合材料基板及其制备方法，特别涉及一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板及其制备方法。
技术介绍
高介电常数聚合物复合材料具有机械性能好、轻质、低成本、易加工等优点，在电子、电机和电缆等领域具有非常广泛和重要的应用，提高电介质材料的介电常数具有重大意义。目前都是以炭黑、钛酸钡、纳米碳管等与热固性树脂混合，重点研究其添加物的微观结构和形貌、混合均匀性对介电常数的影响。碳纳米线和碳化硅纳米线是以其独特的结构和优异的力学、电学、化学性能，在聚合物基复合材料方向具有广泛的应用。碳纳米线和碳化硅纳米线不仅可以提高聚合物基复合材料的介电性能，还可以对材料进行增韧补强，是复合材料具有优异的力学性能。授权公告号为CN102675779B的中国专利技术专利公开了一种含有改性石墨烯高介电常数三相复合材料及其制备方法。现有聚合物基电介质复合材料为了实现较高的介电常数，需要在复合材料之中添加较高含量的陶瓷粒子，大量的陶瓷粒子将会损害复合材料的机械性能和电学性能。本专利技术所提供的聚合物基电介质复合材料由三相组成；分别是聚合物基体聚偏氟乙烯，以及填料粒子钛酸钡和本征态聚苯胺改性的石墨烯粒子。通过向复合材料中引入改性石墨烯粒子，降低的陶瓷粒子的含量。采用溶液法将聚合物与无机粒子进行复合，利用热压工艺对复合材料进行加工成型，最终得到无机/聚合物三相复合材料。授权公告号为CN103382240B的中国专利技术专利公开了一种高介电常数的钛酸钡/聚合物复合材料及其制备方法；所述复合材料包括如下体积百分含量的各组分：单核1~60%，内壳3~30%，外壳20~80%，所述单核为钛酸钡陶瓷颗粒，所述内壳为具有高介电常数的聚酰胺，所述外壳为介电常数较低的聚甲基丙烯酸甲酯。本专利技术还涉及前述的复合材料的制备方法，本专利技术复合材料中的单核先用氨基硅烷作表面处理，引入有机官能团，然后依次分散到不同单体溶液中，得到核-壳-壳之间共价键连接结构的复合材料，所述复合材料具有高的介电常数，低的介电损耗，无机颗粒均匀分布的特征。授权公告号为CN104985896B的中国专利技术专利公开了一种高介电常数的陶瓷-聚合物复合材料及其制备方法，该制备方法包括：步骤1、将硅烷偶联剂溶在第一溶剂中，制备成第一溶液；步骤2、将陶瓷粉末与第一溶液混合后，制备成悬浮液；步骤3、将聚合物材料溶在第二溶剂中，制备成第二溶液；步骤4、将悬浮液与第二溶液混合后，制备成陶瓷-聚合物复合材料浆体；步骤5、将陶瓷-聚合物复合材料浆体制备成固态薄膜后，采用热处理方法使固态薄膜改性；步骤6、将两固态薄膜中聚合物密度较大的面压合在一起后，制成多层复合材料。综上所述，高介电聚合物基复合材料大多数都是通过陶瓷颗粒、石墨烯颗粒等增强颗粒和聚合物进行复合，增强颗粒分散的均匀性会严重影响复合材料的性能，且由于二者物理化学性能存在较大差异，导致二者的界面结合差及界面结合处性能薄弱，不能充分发挥二者的优异性能。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板及其制备方法，既充分发挥了碳纳米线和碳化硅纳米线对聚合物介电性能的提高作用，又改善了碳纳米线、碳化硅纳米线和聚合物基体的结合，增强了复合材料的力学性能。一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板，由碳泡沫、碳纳米线、碳化硅纳米线和石墨烯酚醛树脂复合而成，其中碳泡沫体积分数为3~10%，碳纳米线体积分数0~5%，碳化硅纳米线体积分数0~5%，石墨烯酚醛树脂体积分数为90~97%；所述的石墨烯酚醛树脂中石墨烯体积分数为1~8%。一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：（1）将三聚氰胺泡沫放入真空高温热解炉中热解制得碳泡沫，热解温度800~1200℃；（2）将碳泡沫按照基板形状进行裁切，得到碳泡沫基板预制体；（3）将碳泡沫基板预制体放入Ni2+浓度为0.01~0.1mol/L的Ni(NO3)2▪6H2O丙酮溶液中，进行超声浸渍，浸渍完成后放入烘箱中烘干；（4）将步骤（3）中烘干好的碳泡沫基板预制体装入石墨模具中，放入化学气相沉积炉中以化学气相渗透法制备碳纳米线，反应源气为丙烯，制备温度为900~1200℃；（5）将步骤（4）中制备好碳纳米线的碳泡沫基板预制体放入Ni2+浓度为0.01~0.05mol/L的Ni(NO3)2▪6H2O丙酮溶液中，进行超声浸渍，浸渍完成后放入烘箱中烘干；（6）将步骤（5）中烘干好的碳泡沫基板预制体装入石墨模具中，放入化学气相沉积炉中以化学气相渗透法制备碳化硅纳米线，反应源气为三氯甲基硅烷，制备温度为900~1200℃；（7）将步骤（6）中制备好碳化硅纳米线的碳泡沫基板预制体放入模具中，采用真空无压浸渗法浸渗石墨烯酚醛树脂，浸渗完成后，放入烘箱中固化，固化温度为100~150℃，固化完成并脱模后得到碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板。本专利技术有益效果：（1）采用碳泡沫作为基板预制体，可以有效提高基板的结构强度和尺寸稳定性；（2）由于化学气相渗透法原位生长碳纳米线和碳化硅纳米线，可以使碳纳米线和碳化硅纳米线在碳泡沫基板预制体中均匀分布，充分发挥碳纳米线和碳化硅纳米线对聚合物基体介电性能增强的作用，以及对复合材料进行增韧补强；（3）采用石墨烯酚醛树脂作为聚合物基体，极大的提高了基板的介电常数和降低了介电损耗，同时解决了石墨烯难均匀分散的问题。实施例一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板，由碳泡沫、碳纳米线、碳化硅纳米线和石墨烯酚醛树脂复合而成，其中碳泡沫体积分数为5%，碳纳米线体积分数3%，碳化硅纳米线体积分数2%，石墨烯酚醛树脂体积分数为90%；所述的石墨烯酚醛树脂中石墨烯体积分数为5%。一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：（1）将三聚氰胺泡沫放入真空高温热解炉中热解制得碳泡沫，热解温度1100℃；（2）将碳泡沫按照基板形状进行裁切，得到碳泡沫基板预制体；（3）将碳泡沫基板预制体放入Ni2+浓度为0.03mol/L的Ni(NO3)2▪6H2O丙酮溶液中，进行超声浸渍，浸渍完成后放入烘箱中烘干；（4）将步骤（3）中烘干好的碳泡沫基板预制体装入石墨模具中，放入化学气相沉积炉中以化学气相渗透法制备碳纳米线，反应源气为丙烯，制备温度为1000℃；（5）将步骤（4）中制备好碳纳米线的碳泡沫基板预制体放入Ni2+浓度为0.02mol/L的Ni(NO3)2▪6H2O丙酮溶液中，进行超声浸渍，浸渍完成后放入烘箱中烘干；（6）将步骤（5）中烘干好的碳泡沫基板预制体装入石墨模具中，放入化学气相沉积炉中以化学气相渗透法制备碳化硅纳米线，反应源气为三氯甲基硅烷，制备温度为1100℃；（7）将步骤（6）中制备好碳化硅纳米线的碳泡沫基板预制体放入模具中，采用真空无压浸渗法浸渗石墨烯酚醛树脂，浸渗完成后，放入烘箱中固化，固化温度为120℃，固化完成并脱模后得到碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板。本专利技术制备的碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板的介电常数达到287（1kHz），介电损耗小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板，由碳泡沫、碳纳米线、碳化硅纳米线和石墨烯酚醛树脂复合而成，其中碳泡沫体积分数为3~10%，碳纳米线体积分数0~5%，碳化硅纳米线体积分数0~5%，石墨烯酚醛树脂体积分数为90~97%；所述的石墨烯酚醛树脂中石墨烯体积分数为1~8%。

【技术特征摘要】
1.一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板，由碳泡沫、碳纳米线、碳化硅纳米线和石墨烯酚醛树脂复合而成，其中碳泡沫体积分数为3~10%，碳纳米线体积分数0~5%，碳化硅纳米线体积分数0~5%，石墨烯酚醛树脂体积分数为90~97%；所述的石墨烯酚醛树脂中石墨烯体积分数为1~8%。2.一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：（1）将三聚氰胺泡沫放入真空高温热解炉中热解制得碳泡沫，热解温度800~1200℃；（2）将碳泡沫按照基板形状进行裁切，得到碳泡沫基板预制体；（3）将碳泡沫基板预制体放入Ni2+浓度为0.01~0.1mol/L的Ni(NO3)2▪6H2O丙酮溶液中，进行超声浸渍，浸渍完成后放入烘箱中烘干；（4）将步骤（3）中烘干好的...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖家豪，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：苏州宏久航空防热材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32