[发明专利]一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料，其特征在于一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料由无机聚合物料浆和碳纤维毡制备而成；所述的无机聚合物料浆由氢氧化钾、硅溶胶和铝硅酸盐粉体制备而成；

所述的碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料中碳纤维毡的体积分数为1％～5％；

所述的碳纤维毡厚度为1mm～10mm；

所述的氢氧化钾中钾元素与硅溶胶中硅元素的摩尔比1:(0.5～1.5)；

所述的铝硅酸盐粉体中硅元素与铝元素的摩尔比为1:1；

所述的无机聚合物料浆中硅元素与铝元素的摩尔比为(1～4):1；

所述的无机聚合物料浆是在剪切速率60S^-1～80S^-1时粘度为150mPa·s～500mPa·s的无机聚合物料浆；

所述的硅溶胶的质量浓度为25％～45％。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料，其特征在于所述的氢氧化钾中钾元素与硅溶胶中硅元素的摩尔比1:1；所述的无机聚合物料浆中硅元素与铝元素的摩尔比为1.6:1。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料，其特征在于所述的铝硅酸盐粉体为偏高岭土粉体；所述的偏高岭土粉体是将高岭土在温度为700～800℃条件下煅烧2h～4h得到的。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料，其特征在于所述的碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料中碳纤维毡的体积分数为4％～5％；所述的碳纤维毡厚度为1.5mm。

5.一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料的制备方法按以下步骤进行：

一、配置无机聚合物料浆：将氢氧化钾加入到硅溶胶中，在磁力搅拌速度为10r/min～1000/min的条件下磁力搅拌混合20h～72h，得到混合溶液，然后将混合溶液置于温度为0～5℃的冰水浴中，再加入铝硅酸盐粉体，在搅拌速度为10r/min～2000r/min的条件下机械搅拌25min～35min，得到无机聚合物料浆；

所述的氢氧化钾中钾元素与硅溶胶中硅元素的摩尔比1:(0.5～1.5)；

所述的铝硅酸盐粉体中硅元素与铝元素的摩尔比为1:1；

所述的无机聚合物料浆中硅元素与铝元素的摩尔比为(1～4):1；

所述的无机聚合物料浆是在剪切速率60S^-1～80S^-1时粘度为150mPa·s～500mPa·s的无机聚合物料浆；

所述的硅溶胶的质量浓度为25％～45％；

二、清洗碳纤维毡：将碳纤维毡先放入丙酮中清洗1h～3h，再放入无水乙醇中清洗1h～3h，然后平放在玻璃板上，在温度为50～80℃条件下烘干，得到清洗后的碳纤维毡；

所述的清洗后的碳纤维毡厚度为1mm～10mm；

三、制备预制材料坯体：将步骤二得到的清洗后的碳纤维毡加入步骤一得到的无机聚合物料浆中，在超声频率为10kHz～40kHz下超声振荡3min～10min，得到预制材料，然后将预制材料层叠铺设在模具中，共铺设1～10层，每铺设1～3层抽一次真空，每次抽真空后的真空度为-0.08MPa～-0.1MPa，得到预制材料坯体；

四、制备碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料：将步骤三得到的预制材料坯体置于真空箱内，在真空度为-0.08MPa～-0.1MPa的条件下垂直预制材料坯体表面施加0MPa～1MPa的机械压力，取出后置于温度为60～80℃的干燥箱内养护48h～84h，得到碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料；

所述的碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料中碳纤维毡的体积分数为1％～5％。

6.根据权利要求5所述的一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的氢氧化钾中钾元素与硅溶胶中硅元素的摩尔比1:1；所述的无机聚合物料浆中硅元素与铝元素的摩尔比为1.6:1。

7.根据权利要求5所述的一种碳纤维毡增强无机聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的铝硅酸盐粉体为偏高岭土粉体；所述的偏高岭土粉体是将高岭土在温度为700～800℃条件下煅烧2h～4h得到的。