[发明专利]一种增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、对六方氮化硼进行表面改性处理，然后加入硅烷偶联剂进行反应，得到氮化硼纳米片接枝硅烷偶联剂产物；S2、采用聚丙烯酰氯对纳米碳化硅纤维进行接枝改性，得到接枝聚丙烯酰氯的羟基化纳米碳化硅纤维；S3、将接枝聚丙烯酰氯的羟基化纳米碳化硅纤维加入氮化硼纳米片接枝硅烷偶联剂产物中搅拌反应，得到混合物A；S4、将混合物A浸渍于聚碳硅烷先驱体溶液中，经固化、高温烧结，形成增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料。本发明通过将六方氮化硼与纳米碳化硅纤维分别改性后，然后接枝，实现了两者在基体中分散性的同时提高，使得得到的BNNSs/SiC陶瓷基复合材料具有优异的断韧性能、硬度以及抗弯强度。

技术领域

本发明涉及材料改性处理技术领域，尤其涉及一种增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

碳化硅陶瓷具有优良的力学性能，优良的抗氧化性能和耐腐蚀性、高抗磨损及低摩擦系数。高温力学性能（强度、抗蠕变性等）优异，高温强度可一直保持到1600℃，是陶瓷材料中高温强度最好的材料。由于碳化硅陶瓷基复合材料轻质、耐高温、高温稳定性良好，因此在航空航天等军事领域的应用日益广泛，特别是在飞机、火箭的发动机上的应用。但是碳化硅陶瓷存在脆性大、断裂韧性不足的问题，故一直限制了其在各个领域的广泛应用。

二维材料氮化硼纳米片（BNNSs）是一种和石墨烯结构相似的材料。在高压氮气中熔点为300℃，在常压下要加热到 2500℃时才会发生升华并部分分解，理论密度为2.37g/cm³,BN是热的良导体，电的绝缘体，同时 BNNSs 良好的机械性能、热学性能和化学稳定性，在超疏水涂层、透明的复合材料以及紫外线发射器等领域有着广泛应用。但是，由于BNNSs之间存在较强的范德华作用力，使其在各种溶液分散体系中均容易形成大量的二次团聚大颗粒，进而大大影响了其应用效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种

增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料的制备方法。

本发明提供的一种增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、对六方氮化硼进行表面改性处理，得到功能化氮化硼纳米片，然后加入硅烷偶联剂进行反应，得到氮化硼纳米片接枝硅烷偶联剂产物；

S2、采用聚丙烯酰氯对纳米碳化硅纤维进行接枝改性处理，得到接枝聚丙烯酰氯的羟基化纳米碳化硅纤维；

S3、将接枝聚丙烯酰氯的羟基化纳米碳化硅纤维加入氮化硼纳米片接枝硅烷偶联剂产物中搅拌反应，待反应结束后中和，得到混合物A；

S4、将混合物A浸渍于聚碳硅烷先驱体溶液中，经固化、高温烧结，形成增韧BNNSs/SiC陶瓷基复合材料。

优选的，在步骤S1中，所述对六方氮化硼进行表面改性处理，得到功能化氮化硼纳米片，包括以下步骤：将六方氮化硼和5-氨基戊酸加入球磨罐中，然后加入去离子水机械球磨处理，待球磨结束后，抽滤、水洗、干燥，得到功能化氮化硼纳米片。

优选的，所述机械球磨处理中六方氮化硼、去离子水和5-氨基戊酸的质量比为50～70：15～25：1，球磨转速为900～1200rpm，球磨时间为12～18h。

优选的，所述硅烷偶联剂为含有环氧基的硅烷偶联剂，在步骤S1中，所述加入硅烷偶联剂，进行接枝反应，得到氮化硼纳米片接枝硅烷偶联剂产物，包括以下步骤：将含有环氧基的硅烷偶联剂溶于有机溶剂，然后加入功能化六方氮化硼纳米片，水浴超声搅拌，进行接枝反应，待接枝反应结束后，抽滤、水洗、干燥，得到氮化硼纳米片接枝硅烷偶联剂产物。