[发明专利]一种碳化硅-聚醚醚酮为基体的纤维增强复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅-聚醚醚酮为基体的纤维增强复合材料，由纤维预制体，界面层，碳化硅基体和聚醚醚酮基体组成；纤维为碳纤维、碳化硅纤维、高硅氧纤维、氧化铝纤维的1~2种，占整个复合材料的体积分数为25~55%；界面层为热解碳、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化锆、磷酸盐、纳米碳管、富勒烯中的1~3种，排列为1~5层，其特征在于界面层包覆在单丝纤维的表面，呈环形包围状态，界面层厚度为0.3~10mm，占整个复合材料的体积分数为2~10%；碳化硅基体填充在纤维编织、缠绕、铺层形成的纤维预制体的孔隙中，与纤维之间隔着界面层，微观上离散分布，碳化硅颗粒、晶粒之间含有气孔，细观上被纤维分割，形成纤维束间不规则大块以及纤维丝间长条块，占整个复合材料体积分数的25~45%；聚醚醚酮填充在碳化硅基体的孔隙中，形成连续、半非连续网络状态，部分网络贯穿复合材料的上下表面，占整个复合材料的体积分数为5~25%；本发明所述的复合材料的密度为1.6~2.0g/cm³，复合材料表面积中，碳化硅所占面积为0~10%，聚醚醚酮所占面积为90~100%。

2.一种碳化硅-聚醚醚酮为基体的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：

（1）将纤维编织、缠绕、铺放制备成纤维预制体，用有机溶剂超声清洗，烘箱中烘干，烘干温度为80~120℃；

（2）将纤维预制体在流动的惰性气氛或真空中高温处理，碳纤维预制体在1500~2000℃高温处理，碳化硅纤维预制体在800~1000℃高温处理，高硅氧纤维、氧化铝纤维预制体在500~800℃高温处理；

（3）制备界面：采用化学气相渗透法制备热解碳、碳化硅、氮化硼界面，采用溶胶凝胶法以仲丁醇铝为前驱体制备氧化铝界面，采用金属锆盐化学气相沉积法制备氧化锆界面，采用溶胶凝胶法以硝酸盐和磷酸二轻胺为前驱体制备磷酸盐界面，采用催化-化学气相沉积法、纳米碳管溶液浸渍法制备纳米碳管界面，采用四氯化碳为溶液溶解析出法制备富勒烯界面；

（4）以三氯甲基硅烷、二氯甲基硅烷、一氯甲基硅烷为前驱体，通过化学气相渗透法制备致密的纳米晶β碳化硅基体；以含乙烯基液态聚碳硅烷为前驱体，通过浸渍裂解法制备多孔微晶β碳化硅基体，制备完成后，复合材料为半成品，其开口孔隙率为10~27%；

（5）将二苯砜溶于丙酮中，再将聚醚醚酮溶于二苯砜/丙酮溶液，二苯砜与聚醚醚酮的质量比为1：4~10，将聚醚醚酮-二苯砜/丙酮溶液放入烘箱中烘干，得到二苯砜改性聚醚醚酮；

（6） 将步骤（4）制备好半成品埋在步骤（5）制备好的改性聚醚醚酮中，升温至360~440℃，抽真空，然后加压保温0.5~5h，脱模后得到本发明的复合材料。