[发明专利]石墨烯改性以聚碳硅烷为先驱体的陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷基复合材料的制备技术领域，尤其涉及两种石墨烯改性以聚碳硅烷为先驱体的陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

连续纤维增强陶瓷基复合材料由于其的高强度、高硬度、低密度和耐高温性能，广泛应用于高温结构中，在航天航空领域等高新技术领域有广泛的应用前景，更是在原子核、工程和运输业中展示出优越的应用优势。陶瓷基复合材料可由两种途径制得，一种途径是先驱体浸渍/裂解法，另一种是化学气相沉积法。先驱体浸渍/裂解法制备连续纤维增强陶瓷基复合材料的过程是先用液态陶瓷先驱体浸渍纤维预制件，然后高温裂解转化为陶瓷基体，然后重复浸渍-固化-裂解若干周期，最终制得相对致密的陶瓷基复合材料。先驱体浸渍/裂解法的分子可设计性、良好的工艺性、可低温陶瓷化以及陶瓷材料的可加工性等优点，使得此方法制备出的陶瓷基复合材料在高温结构和军事领域具有广阔的应用前景。溶液共混法具有良好的可操作性和广泛的适用性，可提高材料的物理力学性能、加工性能，降低成本，扩大使用范围。将溶液共混法和先驱体转化法相结合应用在制备陶瓷基复合材料的方法中是实现材料改性和提高性能的重要创新途径之一。

随着社会经济的不断发展，全球对具有特殊功能的新型纤维的需求不断增加，改性纤维材料已经成为复合材料研究领域的热点之一。目前，石墨烯由于它出色的机械性能、电学性能和化学惰性已经成为了材料科学领域的一个研究热点，在许多方面都有广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯改性以聚碳硅烷为先驱体的陶瓷基复合材料的制备方法，旨在解决现有技术的连续纤维增强陶瓷基复合材料的力学性能不能很好地满足需求的问题。

本发明还提供了另一种石墨烯改性以聚碳硅烷为先驱体的陶瓷基复合材料的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种石墨烯改性以聚碳硅烷为先驱体的陶瓷基复合材料的制备方法，包括：

以聚碳硅烷为原料，制备聚碳硅烷溶液；

以石墨烯为原料，制备石墨烯悬浮液；

以聚碳硅烷溶液和石墨烯悬浮液为原料，制备石墨烯改性的聚碳硅烷溶液；

以纤维为原料，制备纤维预制体；

以石墨烯改性的聚碳硅烷溶液为先驱体，对纤维预制体进行浸渍-裂解；

将以石墨烯改性的聚碳硅烷溶液为先驱体，对纤维预制体进行浸渍-裂解的步骤重复预定次数，制备石墨烯改性以聚碳硅烷为先驱体的陶瓷基复合材料。

在此基础上，进一步地，所述聚碳硅烷溶液和所述石墨烯悬浮液的溶剂相同。

在此基础上，进一步地，所述溶剂为甲苯、二甲苯、二甲基亚砜或二甲基乙酰胺。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述以聚碳硅烷为原料，制备聚碳硅烷溶液的步骤前，还包括：

以聚二甲基硅烷为原料，制备聚碳硅烷。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述以石墨烯为原料，制备石墨烯悬浮液的步骤中，采用声波降解法制备石墨烯悬浮液。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述石墨烯的片层厚度为0.4nm～8nm，片层直径为0.1μm～100μm。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述石墨烯与聚碳硅烷的质量比为0.01％～1％，所述聚碳硅烷与石墨烯改性的聚碳硅烷溶液的质量比为10％～60％。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，所述纤维为碳纤维或陶瓷纤维。

在上述任意实施例的基础上，进一步地，裂解工艺中采用氮气或氩气作为保护气体。

一种石墨烯改性以聚碳硅烷为先驱体的陶瓷基复合材料的制备方法，包括：

以聚碳硅烷为原料，制备聚碳硅烷溶液；

以氧化石墨烯为原料，制备石墨烯悬浮液；

以聚碳硅烷溶液和石墨烯悬浮液为原料，制备石墨烯改性的聚碳硅烷溶液；

以纤维为原料，制备纤维预制体；

以石墨烯改性的聚碳硅烷溶液为先驱体，对纤维预制体进行浸渍-裂解；

将以石墨烯改性的聚碳硅烷溶液为先驱体，对纤维预制体进行浸渍-裂解的步骤重复预定次数，制备石墨烯改性以聚碳硅烷为先驱体的陶瓷基复合材料。

本发明的有益效果是：