[发明专利]一种多用途含低维碳的陶瓷/炭复合材料及其生产方法

权利要求书

1.一种多用途含低维碳的陶瓷/炭复合材料，其特征在于，所述复合材料由陶瓷材料、结合剂、碳素材料、低维碳素材料、催化剂、抗氧化剂组成；所述复合材料各组分的加入比例为：陶瓷材料80～90wt%，结合剂3～5wt%，碳素材料3~7wt%，低维碳素材料1～5wt%，抗氧化剂3～5wt%，催化剂为低维碳素材料质量的3～8wt%；所述陶瓷材料由刚玉、镁砂、镁铝尖晶石中的一种或几种以任意比例混合组成，分为粗颗粒和细粉，粗颗粒和细粉的比例为65~80：20~35，其中粗颗粒粒度为3～5mm、1～3mm和1mm，细粉粒度80μm；所述碳素材料为鳞片石墨，低维碳素材料为碳纳米管或/和石墨烯；所述催化剂为ZnO粉；

所述复合材料由下述方法制备：其包括预混料与混料、机压成型、热处理与后处理工序；

所述预混料与混料工序，混料前，需将陶瓷细粉、碳素材料、低维碳素材料、催化剂、抗氧化剂按比例预先混合均匀作为预混合料，出料备用；先将陶瓷颗粒料中粒度1mm的颗粒料按比例加入混料机中混合3～5min，待颗粒料基本均匀后加入结合剂再混合3～5min后，将结合剂均匀包裹在粗颗粒表面上，然后加入1mm陶瓷颗粒料混合5～8min，再加入预混料再混练7～10min，至所有物料混合均匀；

所述热处理与后处理工序，将成型样品进行热处理，自室温经20h缓慢升温至200～250℃，保温2～4h；热处理后样品进行外形加工、检测、包装，形成成品。

2.根据权利要求1所述的一种多用途含低维碳的陶瓷/炭复合材料，其特征在于，所述结合剂为酚醛树脂、沥青、环氧树脂中的任意一种或几种的混合物，结合剂中沥青占比为复合材料总质量的0.2～1wt%，所述的沥青，采用中温沥青；所述的酚醛树脂，残炭率要求48%。

3.根据权利要求1或2所述的一种多用途含低维碳的陶瓷/炭复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为金属Si、金属Al、金属Mg中的任意一种或几种；其中金属Al加入量小于等于复合材料总质量的3wt%。

4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种多用途含低维碳的陶瓷/炭复合材料的生产方法，其特征在于，所述方法包括预混料与混料、机压成型、热处理与后处理工序；

所述预混料与混料工序，混料前，需将陶瓷细粉、碳素材料、低维碳素材料、催化剂、抗氧化剂按比例预先混合均匀作为预混合料，出料备用；先将陶瓷颗粒料中粒度1mm的颗粒料按比例加入混料机中混合3～5min，待颗粒料基本均匀后加入结合剂再混合3～5min后，将结合剂均匀包裹在粗颗粒表面上，然后加入1mm陶瓷颗粒料混合5～8min，再加入预混料再混练7～10min，至所有物料混合均匀；

所述热处理与后处理工序，将成型样品进行热处理，自室温经20h缓慢升温至200～250℃，保温2～4h；热处理后样品进行外形加工、检测、包装，形成成品。

5.根据权利要求4所述的一种多用途含低维碳的陶瓷/炭复合材料的生产方法，其特征在于，所述机压成型工序，将混合均匀物料加入压机进行机压成型，成型压力150～250MPa。