本发明专利技术涉及一种β型碳化硅晶须的增强方法及在激光快速成型中的应用，它是对β型碳化硅晶须进行增强、增韧改性处理，通过对β型碳化硅晶须进行超声波清洗、真空干燥、在β型碳化硅晶须内滴入偶联剂ＫＨ－５６０＋丙酮混合溶液，使溶液混合后成粘稠状浆液，再进行真空干燥、振荡碎裂，成超强、超韧β型碳化硅晶须粉末，超强、超韧β型碳化硅晶须其拉伸强度值可达２４．６ＧＭＰａ＼弹性模量值高达５８０．０ＧＭＰａ，超强、超韧β型碳化硅晶须与光敏树脂混合，合成超强、超韧光敏性树脂基复合材料，再用激光快速成型技术制备超强光敏性树脂基复合材料零件，此零件具备超强、超韧特性，其拉伸强度可提高１７．１％，弹性模量可提高２５．５％，整体增强率可提高８２．５％，可在多种工业领域使用，例如航空航天工业中对超强、超轻、超韧材料的需要。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种β型碳化硅晶须的增强方法及在激光快速成型中的应用，属光敏性树脂基复合材料提高性能和扩展应用的
技术介绍
晶须增强树脂基复合材料具有高机械强度、耐磨性、耐高温、低膨胀等性能，晶须不仅起着骨架作用，而且可以显著的提高材料的韧性和物理性能，成为一种特殊功能的复合材料。晶须是一维丝状单晶体，直径在1～10μm，由于晶须的尺寸极小，内部结构按原子序列组合，故极少有内部组织或表面缺陷，晶须的强度比块体材料、高强度纤维(一维高晶体)均高出一个数量级，接近晶体的理论强度，晶须有粉状和丝状，丝状又分长纤维和短纤维、粗纤维和细纤维，晶须在金属基、树脂基的复合材料中，主要起增强、增韧作用，在某些功能复合材料中，晶须还可给予材料特殊的物理性能。在晶须的研究领域，有碳化硅晶须、钛酸钾晶须、氧化锌晶须等，碳化硅晶须在无机化合物复合材料中常被首选，碳化硅晶须在已合成的晶须中具有硬度最高、模量最大、抗拉强度最大、耐热强度最高等特点，碳化硅晶须有α型和β型，即α-SiC、β-SiC，β-SiC的各类性能均高于α-SiC，故β-SiC具有广阔的应用前景，例如航天航空、汽车制造业、电子仪器、机械加工等。β型碳化硅晶须是通过化学气相沉积生长法，即CVD法制备和获取的，在制备碳化硅晶须的过程中，由于温度、时间、工艺流程中的不确切因素，使制备出的碳化硅晶须仍然存在一些缺陷，例如强度、韧性等均达不到要求，再加上高精尖端产品，如飞机的机翼等高强度、高韧性的需要，故必须对气相生长的碳化硅晶须进行增强、增韧处理，以大幅度提高β型碳化硅晶须的强度和韧性。增强后的β型碳化硅晶须与光敏树脂组合成树脂基复合材料在激光快速成-->型中有着很好的应用前景，有待进一步的扩大、完善应用环境和类别，以便在激光快速成型中得到更广泛的应用。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的就是针对
技术介绍
的不足，对β型碳化硅晶须进行增强、增韧处理，然后用改性后的β型碳化硅晶须与光敏树脂匹配、混合，使晶须/光敏树脂复合材料的强度、韧性得到大幅度提高，应用激光快速成型技术制成高强度、高韧性的树脂基复合材料零件，以适应高精、尖端产品的需要，使β型碳化硅晶须增强后在光敏性树脂基复合材料零件及在激光快速成型中得到更广泛、更合理的应用。技术方案本专利技术使用的化学物质材料为β型碳化硅晶须、氟化胺、去离子水、偶联剂KH-560、光敏树脂、丙酮，其材料组合如下：以克、毫升、分钟为计量单位β型碳化硅晶须：β-SiC 12.7322g±0.0001g氟化胺：NH4F 10g±0.1g光敏树脂：C27+18nH32+20nO8+3n 32.6g±0.1g偶联剂KH-560：γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷：NH2C3H6Si(OC2H5)3：0.12732g±0.0001g丙酮：CH3CH2OH 200ml±1ml去离子水：H2O 400ml±1mlβ型碳化硅晶须增强处理方法如下：(1).精选化学物质材料对所用的化学物质材料要进行精选，并进行纯度、精度控制：β型碳化硅晶须： 99.9％氟化胺： 99.9％光敏树脂： 99.9％偶联剂KH-560： 99.9％-->丙酮： 99.9％去离子水： 99.9％(2).配制氟化胺溶液在烧杯中，加入氟化胺10g±0.1g去离子水90ml±1ml，成为氟化胺水溶液，浓度为10％；(3).超声振荡清洗碳化硅晶须①将β型碳化硅晶须12.7322g±0.0001g置于烧杯中；②在烧杯中加入浓度为10％的氟化胺水溶液20ml；③将盛有β型碳化硅晶须的氟化胺水溶液的烧杯置于超声波振荡器内，超声振荡清洗，时间为10min±1min；(4).真空干燥处理β型碳化硅晶须将超声振荡清洗的β型碳化硅晶须置于真空干燥箱中干燥，温度为120°±1℃，时间为1440min±10min，干燥后β型碳化硅晶须成细粉状；(5).β型碳化硅晶须表面处理：偶联剂KH-560增强处理①.配制偶联剂溶液称取偶联剂KH-560 0.12732g、丙酮50ml，置于烧杯中，混合、搅拌、溶解60min±1min，制成偶联剂丙酮溶液；②.晶须偶联将干燥后的β型碳化硅晶须粉末置于烧杯内底部，然后将烧杯置于振荡皿上，在烧杯上部放置滴液漏斗，将偶联剂丙酮溶液置于滴液漏斗内，缓慢滴加至烧杯中，边滴加、边振荡、边溶解，滴加速度为10滴/min，滴加时间10min±1min，混合、溶解后成β型碳化硅晶须+偶联剂丙酮溶液的粘稠状浆液；β型碳化硅晶须∶偶联剂＝100∶1；在β型碳化硅晶须增强过程中将进行化学反应，化学反应式如下：-->式中：硅：Si碳：C氧：O羰基：C＝O羟基：-OH甲基：-CH二甲基：-CH2(6).真空干燥将β型碳化硅晶须+偶联剂的粘稠状浆液置于专用容器中，然后放入真空干燥箱中烘干，烘干温度为120℃±1℃，烘干时间为1440min±10min，烘干后成增强后的β型碳化硅晶须固态块体；(7).振荡器振荡获取晶须粉末将干燥后的碳化硅晶须固态块体置于超声振荡器中振荡，疏松碳化硅晶须块体成粉状，即增强后的β型碳化硅晶须粉末，时间为10min±1min；(8).检测、分析、对比、表征对增强后的β型碳化硅晶须形貌、直径、长度、强度、弹性模量进行检测、分析、表征，用扫描电镜仪、透射电镜仪、YJ(B)003A单向强力仪进行；(9).储存：将β型碳化硅晶须置于无色透明玻璃容器中，干燥环境、防水、防潮、防酸碱，温度20℃±3℃，相对湿度≤40％。所述的增强后的β型碳化硅晶须与光敏树脂匹配、混合、固化，制成高强、高韧、具有光敏性能的树脂基复合材料，方法如下：①.称取光敏树脂32.6g±0.1g，置于烧杯中；②.称取增强后的粉状β型碳化硅晶须0.16382g±0.0001g，置于烧杯中；③.将盛有光敏树脂的烧杯置于超声波振荡器内振荡，并将粉状的β型碳化硅晶须缓慢均匀分散加入液态光敏树脂中，边加入、边振荡，制成β型碳化硅晶须+光敏树脂混合浆液。-->所述的β型碳化硅晶须增强后合成的树脂基复合材料，激光固化快速成型方法如下：制备在激光快速成型固化设备上进行，激光快速成型固化设备由X-Y-Z工作台、激光光源、聚焦镜、反射镜、观察镜、电极槽、电源、计算机、摄象机、显示器、正电极、负电极、导线组成；在电极槽内置放β型碳化硅晶须增强后合成的树脂基复合材料浆液，接通正、负电极电源，聚焦镜按聚焦距离对准电极槽，激光反光镜光源折射传输给聚光镜，聚光镜把激光源反射过来的激光聚焦照射在电极槽内的光敏性树脂基复合材料浆液上，按计算机设置的零件成型程序轨迹，逐点、逐线快速照射，激光固化成型，观察镜观察成型状态，显示屏显示激光固化过程。所述的β型碳化硅晶须的增强处理是以β型碳化硅晶须粉末为原料，以氟化胺+去离子水为β型碳化硅晶须的清洗剂，以γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷为偶联剂、增强剂，以丙酮为偶联剂的溶解剂，以增强后的光敏树脂为树脂基复合材料零件的浆液固化剂。有益效果本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，它是对β型碳化硅品须进行了表面改性增强处理，先将β型本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种β型碳化硅晶须的增强方法及在激光快速成型中的应用，其特征在于：所使用的化学物质材料为β型碳化硅晶须、氟化胺、去离子水、偶联剂ＫＨ－５６０、光敏树脂、丙酮，其材料组合如下：以克、毫升、分钟为计量单位β型碳化硅晶须：β－ＳｉＣ１２．７３２２ｇ±０．０００１ｇ氟化胺：ＮＨ↓［４］Ｆ１０ｇ±０．１ｇ光敏树脂：Ｃ↓［２７＋１８ｎ］Ｈ↓［３２＋２０ｎ］Ｏ↓［８＋３ｎ］３２．６ｇ±０．１ｇ偶联剂ＫＨ－５６０：γ－（２，３－环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷：ＮＨ↓［２］Ｃ↓［３］Ｈ↓［６］Ｓｉ（ＯＣ↓［２］Ｈ↓［５］）↓［３］：０．１２７３２ｇ±０．０００１ｇ丙酮：ＣＨ↓［３］ＣＨ↓［２］ＯＨ２００ｍｌ±１ｍｌ去离子水：Ｈ↓［２］Ｏ４００ｍｌ±１ｍｌβ型碳化硅晶须增强处理方法如下：（１）．精选化学物质材料对所用的化学物质材料要进行精选，并进行纯度、精度控制：β型碳化硅晶须：９９．９％氟化胺：９９．９％光敏树脂：９９．９％偶联剂ＫＨ－５６０：９９．９％丙酮：９９．９％去离子水：９９．６％（２）．配制氟化胺溶液在烧杯中，加入氟化胺１０ｇ±０．１ｇ、去离子水９０ｍｌ±１ｍｌ，成为氟化胺水溶液，浓度为１０％；（３）．超声振荡清洗碳化硅晶须①将β型碳化硅晶须１２．７３２２ｇ±０．０００１ｇ置于烧杯中；②在烧杯中加入浓度为１０％的氟化胺水溶液２０ｍｌ；③将盛有β型碳化硅晶须的氟化胺水溶液的烧杯置于超声波振荡器内，超声振荡清洗，时间为１０ｍｉｎ±１ｍｉｎ；（４）．真空干燥处理β型碳化硅晶须将超声振荡清洗的β型碳化硅晶须置于真空干燥箱中干燥，温度为１２０°±１℃，时间为１４４０ｍｉｎ±１０ｍｉｎ，干燥后β型碳化硅晶须成细粉状；（５）．β型碳化硅晶须表面处理：偶联剂ＫＨ－５６０增强处理①．配制偶联剂溶液称取偶联剂ＫＨ－５６００．１２７３２ｇ、丙酮５０ｍｌ，置于烧杯中，混合、搅拌、溶解６０ｍｉｎ±１ｍｉｎ，制成偶联剂丙酮溶液；②．晶须偶联将干燥后的β型碳化硅晶须粉末置于烧杯内底部，然后将烧杯置于振荡皿上，在烧杯上部放置滴液漏斗，将偶联剂丙酮溶液置于滴液漏斗内，缓慢滴加至烧杯中，边滴加、边振荡、边溶解，滴加速度为１０滴／ｍｉｎ，滴加时间１０ｍｉｎ±１ｍｉｎ，混合、溶解后成β型碳化硅晶须＋偶联剂丙酮溶液的粘稠状浆液；β型碳化硅晶须：偶联剂＝１００∶１；在β型碳化硅晶须增强过程中将进行化学反应，化学反应式如下：＊＊＊式中：硅：Ｓｉ碳：Ｃ氧：Ｏ羰基：Ｃ＝Ｏ...
【技术特征摘要】
1.一种β型碳化硅晶须的增强方法及在激光快速成型中的应用，其特征在于：所使用的化学物质材料为β型碳化硅晶须、氟化胺、去离子水、偶联剂KH-560、光敏树脂、丙酮，其材料组合如下：以克、毫升、分钟为计量单位型碳化硅晶须：β-SiC 12.7322g±0.0001g氟化胺：NH4F 10g±0.1g光敏树脂：C27+18nH32+20nO8+3n 32.6g±0.1g偶联剂KH-560：γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷：NH2C3H6Si(OC2H5)3：0.12732g±0.0001g丙酮：CH3CH2OH 200ml±1ml去离子水：H2O 400ml±1mlβ型碳化硅晶须增强处理方法如下：(1).精选化学物质材料对所用的化学物质材料要进行精选，并进行纯度、精度控制：β型碳化硅晶须： 99.9％氟化胺： 99.9％光敏树脂： 99.9％偶联剂KH-560： 99.9％丙酮： 99.9％去离子水： 99.6％(2).配制氟化胺溶液在烧杯中，加入氟化胺10g±0.1g、去离子水90ml±1ml，成为氟化胺水溶液，浓度为10％；(3).超声振荡清洗碳化硅晶须①将β型碳化硅晶须12.7322g±0.0001g置于烧杯中；②在烧杯中加入浓度为10％的氟化胺水溶液20ml；③将盛有β型碳化硅晶须的氟化胺水溶液的烧杯置于超声波振荡器内，超声振荡清洗，时间为10min±1min；(4).真空干燥处理β型碳化硅晶须将超声振荡清洗的β型碳化硅晶须置于真空干燥箱中干燥，温度为120°±1℃，时间为1440min±10min，干燥后β型碳化硅晶须成细粉状；(5).β型碳化硅晶须表面处理：偶联剂KH-560增强处理①.配制偶联剂溶液称取偶联剂KH-560 0.12732g、丙酮50ml，置于烧杯中，混合、搅拌、溶解60min±1min，制成偶联剂丙酮溶液；②.晶须偶联将干燥后的β型碳化硅晶须粉末置于烧杯内底部，然后将烧杯置于振荡皿上，在烧杯上部放置滴液漏斗，将偶联剂丙酮溶液置于滴液漏斗内，缓慢滴加至烧杯中，边滴加、边振荡、边溶解，滴加速度为10滴/min，滴加时间10min±1min，混合、溶解后成β型碳化硅晶须+偶联剂丙酮溶液的粘稠状浆液；β型碳化硅晶须∶偶联剂＝100∶1；在β型碳化硅晶须增强过程中将进行化学反应，化学反应式如下：式...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永祯，许并社，王爱玲，王文先，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。