改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料的制备方法及改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料技术

本发明专利技术提供了改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料的制备方法。本发明专利技术还提供了一种改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料，包括碳化硅，分散于碳化硅内部的改性碳纤维，所述改性碳纤维包括碳纤维、自内而外依次包覆于碳纤维外部的氧化石墨烯层、氧化铝层、SiC层。本发明专利技术提供的碳化硅陶瓷材料，利用自内而外依次包覆的氧化石墨烯层、氧化铝层、SiC层的碳纤维进行增韧，多层保护结构大大提高了碳纤维的抗氧化性能，从而大大提高了碳化硅陶瓷材料的韧性。大提高了碳化硅陶瓷材料的韧性。

【技术实现步骤摘要】
改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料的制备方法及改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料


[0001]本专利技术属于新材料领域，特别涉及改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料的制备方法及改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料。

技术介绍

[0002]碳化硅作为一种重要的结构陶瓷材料，凭借其优异的高温力学强度、高硬度、高弹性模量、高耐磨性、高导热性、耐腐蚀性等性能，不仅应用于高温窑具、燃烧喷嘴、热交换器、密封环、滑动轴承等传统工业领域，还可作为防弹装甲材料、空间反射镜、半导体晶圆制备中夹具材料及核燃料包壳材料。
[0003]碳化硅材料具有硬度大、耐磨损、弹性模量高等特性，这些特性大部分取决于其高度共价键性及稳定的晶体结构。碳化硅有β和α两种晶体结构，β
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SiC为面心立方的闪锌矿结构，α
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SiC为六方晶系纤锌矿结构。α
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SiC因其结构单元层的不同堆垛方式衍生出2H、4H、6H、15R等多型体，其中工业上应用最广的是6H多型体。尽管SiC存在很多种多型体，且晶格常数各不相同，但其密度均很接近。β
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SiC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对碳纤维表面进行氧化处理，再采用硅烷偶联剂在碳纤维表面接枝氧化石墨烯，再将聚碳硅烷前驱体溶液涂覆于氧化石墨烯修饰的碳纤维表面，经固化、高温裂解形成氧化石墨烯改性碳纤维；(2)将氧化石墨烯改性碳纤维通入流化床反应器中，以氩气为载气、以仲丁醇铝为铝源，在流化床反应器内仲丁醇铝热解为氧化铝并在氧化石墨烯改性碳纤维表面沉积，形成包覆氧化铝的氧化石墨烯改性碳纤维；(3)以包覆氧化铝的氧化石墨烯改性碳纤维为基材，以三氯甲基硅烷、氢气和氩气为气源，利用化学气相沉积法在基材表面沉积SiC层，形成改性碳纤维；(4)将粒度为45～75微米的碳化硅粉体、改性碳纤维、烧结助剂混合后，加入球磨机中，再加入酚醛树脂、石墨粉末、去离子水球磨；(5)将球磨后得到的浆料置于真空压力罐中，经真空处理后注入模具中干压成型；再在温度50
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90℃下固化6
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12h；(6)在真空炉中，在惰性气氛中，以5
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10℃/min升温速度再升温至1400
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1500℃，保温烧结2
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6h；随炉冷却，即得改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料。2.根据权利要求1所述改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，对碳纤维表面氧化处理方法为：将碳纤维浸没于丙酮中，加热回流10
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15h；烘干后再于30
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90℃的浓硝酸浸没1
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3h，取出、洗涤、烘干；接枝氧化石墨烯的方法为：将氧化石墨烯和硅烷偶联剂分散于乙醇溶剂中，将氧化处理的碳纤维浸没于该溶液中，取出、烘干，碳纤维、氧化石墨烯、硅烷偶联剂、乙醇的用量比1g：(2
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4)g：(6
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8)g：(400
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600)ml；所述硅烷偶联剂为γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、γ
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氨丙基三乙氧基硅烷、N
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β(氨乙基)
‑
γ
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氨丙基三甲氧基硅烷、或N
‑
β(氨乙基)
‑
γ
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氨丙基三乙氧基硅烷；固化温度为100
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200℃，固化时间为1
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3h；高温裂解温度为1200
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1400℃，高温裂解时间为1
‑
2h。3.根据权利要求1所述改性碳纤维增韧碳化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，聚碳硅烷前驱体溶液的制备方法为：(a)将纳米勃姆石均匀分散在KH550的水溶液中，超声震荡0.5
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2小时，得混合物1；(b)聚二甲基硅烷PDMS蒸馏，收集103℃的馏分，干燥；随后向其中滴加有机溶剂并不断搅拌，直至有机溶剂与聚二甲基硅烷PDMS质量比为(5
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴宝林，侯振华，吴迪，
申请(专利权)人：江西信达航科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：