[发明专利]一种高致密度石英/石英复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种高致密度石英/石英复合材料及其制备方法，该制备方法包括石英纤维编织物预处理；对石英纤维编织物数次真空浸渍和微波真空干燥；陶瓷化处理，最终得到石英/石英复合材料。本发明提供的制备方法制备周期短、工艺简单易操作、成本低，适用于大厚度纤维增强二氧化硅陶瓷复合材料的制备；该制备方法制备得到的复合材料致密度高、均匀性好、力学性能优异，可应用于天线罩及其他航空航天领域。

技术领域

本发明涉及陶瓷基复合材料及其制备技术领域，尤其是一种高致密度石英/石英复合材料及其制备方法。

背景技术

石英纤维增强石英陶瓷复合材料(石英/石英复合材料)是一种具有隔热透波、较高的机械强度和较低的介电常数与损耗、耐冲击、低密度等一系列优异的综合性能的复合材料，广泛用于高温透波及隔热等领域，是制作雷达天线罩的主要优选材料。

目前，石英/石英复合材料主要采用溶胶-凝胶工艺制备，即石英纤维编织物通过反复多次浸渍硅溶胶工艺制备。由于硅溶胶溶液质量分数一般较低，且浸渍效率低，采用该方法制备石英/石英复合材料时，反复多次浸渍凝胶陶瓷化的方法通常需要十几甚至几十次的浸渍与干燥过程，材料制备周期长、成本大。特别地，经过多次致密化浸渍后，硅溶胶难以通过再次浸渍进入复合材料内部孔隙，特别是对于厚度相对较大(≧25mm)的石英纤维编织物，导致材料密度难以提高，使得复合材料存在致密度低、均匀性差、力学性能不足等缺点。

发明内容

本发明提供一种高致密度石英/石英复合材料及其制备方法，用于克服现有技术中对于厚度相对较大的石英纤维编织物，导致材料密度难以提高，使得复合材料存在致密度低、均匀性差、力学性能不足等缺陷，实现制备不同石英纤维编织物厚度，尤其是石英纤维编织物厚度大的复合材料的密度高，制备得到的复合材料致密度高、均匀性好、力学性能优异。

为实现上述目的，本发明提出一种高致密度石英/石英复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：将石英纤维编织物置于有机溶剂中浸泡处理，晾干；

S2：将经过步骤S1的石英纤维编织物进行真空浸渍和微波真空干燥，重复真空浸渍和微波真空干燥过程数次；

S3：将经过步骤S2的石英纤维编织物进行陶瓷化处理以得到二氧化硅基体，最终得到石英/石英复合材料。

为实现上述目的，本发明还提出一种高致密度石英/石英复合材料，所述复合材料以石英纤维编织物为增强相，以二氧化硅为基体；所述复合材料中石英纤维编织物的体积分数为40～47％；所述复合材料可应用于天线罩及其他航空航天领域。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1、本发明提供的高致密度石英/石英复合材料的制备方法，首先对石英纤维编织物进行浸泡处理，以去除纤维表面的尘埃、有机体等杂质；然后对石英纤维编织物进行多次真空浸渍和微波真空干燥过程，最后进行陶瓷化处理，将硅溶胶转化为二氧化硅，得到石英/石英复合材料。本发明提供的制备方法，在石英纤维编织物经过预处理与真空浸渍硅溶胶后，采用微波真空干燥工艺进行干燥，通过该干燥工艺，复合材料能够快速均匀加热，且材料内部可形成三维均匀泡孔骨架结构，该结构有助于再浸渍时硅溶胶进入材料内部，从而进一步提高材料密度并减小材料密度梯度，同时可减少致密化次数。本发明提供的制备方法制备周期短、工艺简单易操作、经济环保，适用于大厚度纤维增强二氧化硅陶瓷复合材料的制备。

2、采用本发明提供的制备方法制备得到的复合材料以石英纤维编织物为增强相，以二氧化硅为基体；所述复合材料中石英纤维编织物的体积分数为40～47％；所述复合材料可应用于天线罩及其他航空航天领域。同时该复合材料致密度高、均匀性好、力学性能优异。

附图说明