一种碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112552063A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202011573719.6(22)申请日2020.12.25(71)申请人长沙三泰新材料有限公司地址410100湖南省长沙市经济技术开发区板仓南路29号新长海中心服务外包基地3栋A座501(72)发明人牛毅乐(74)专利代理机构长沙星耀专利事务所(普通合伙)43205代理人宁星耀(51)Int.Cl.C04B35/80(2006.01)C04B35/565(2006.01)C04B35/622(2006.01)权利要求书2页说明书7页(54)发明名称一种碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法(57)摘要一种碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）CVD处理：将碳纤维丝进行CVD处理；（2）切成短纤维：将经CVD处理的碳纤维丝切割成短纤维；（3）短纤维与碳化硅浆料混合：将短纤维与碳化硅浆料进行机械搅拌均匀，得混合料；（4）模压、固化：将碳纤维网格布和混合料平铺在模具中，至设计厚度后，加压，压制成素坯体；再给模具加热，使素坯体固化；（5）机械加工；（6）晶化处理：将素坯体置于高温炉中，进行晶化处理；晶化处理完毕，即得到碳纤维增强碳化硅复合材料产品。本发明提供的制备方法具有制作周期短、制作工艺环保、产品性能趋于各向同性、易于加工等特性，适合于规模化生产。CN112552063ACN112552063A权利要求书1/2页1.一种碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)CVD处理：将碳纤维丝装入化学气相沉积炉进行CVD处理；(2)切成短纤维：将经步骤(1)处理后的所述碳纤维丝切割成长度为6～20mm的短纤维；(3)短纤维与碳化硅浆料混合：将步骤(2)切割成的所述短纤维与碳化硅浆料进行混合，机械搅拌均匀，得短纤维与碳化硅浆料的混合料；(4)模压、固化：将碳纤维网格布和步骤(3)所得混合料平铺在模具中，按照一层碳纤维网格布一层混合料的方式平铺至设计厚度后，给模具施加压力，压制成素坯体；再给模具加热，使得模具中的所述素坯体固化，得固化的素坯体；(5)机械加工：将步骤(4)所得素坯体按照设计尺寸进行机械加工，得符合设计尺寸要求的素坯体；(6)晶化处理：将步骤(5)所得素坯体置于高温炉中，进行晶化处理；晶化处理完毕，即得到碳纤维增强碳化硅复合材料产品。2.根据权利要求1所述的碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述CVD处理的工艺为：以甲烷、丙烷、丙烯中的一种气体作为碳源气体，氮气为稀释气体，碳源气体与氮气的流量比为1:(1～8)；沉积时控制炉内气压为1～5KPa，沉积温度为970～1150℃，沉积时间为5～20h。3.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述短纤维的长度为6mm、9mm、15mm及20mm中的至少一种。4.根据权利要求1‑3之一所述的碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述碳化硅浆料的成分包括碳化硅前驱体树脂及其固化剂、增强体、悬浮乳化剂以及烧结助剂；其重量配比为碳化硅前驱体树脂及其固化剂50‑100重量份、增强体100‑200重量份、悬浮乳化剂1‑10重量份、烧结助剂1‑10重量份；将所述碳化硅浆料的各组分混合，机械搅拌1‑6小时，混合均匀。5.根据权利要求4所述的碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述碳化硅前驱体树脂为聚碳硅烷、聚甲基硅烷、甲基硅树脂中的至少一种，所述固化剂为乙烯基三乙氧基硅烷；所述增强体为2000目碳化硅粉、1500目碳化硅粉、800目碳化硅粉、200nm碳化硅粉、150nm碳化硅粉、100nm碳化硅粉中的至少一种；所述悬浮乳化剂为200nm白炭黑、100nm白炭黑、200nm硅粉、100nm硅粉中的至少一种；所述烧结助剂为2000目硅粉、1000目硅粉、800目硅粉、2000目石墨粉中的至少一种。6.根据权利要求1‑5之一所述的碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述短纤维与碳化硅浆料的重量比为1:(3～5)；所述机械搅拌的时间优选为3～5h。7.根据权利要求1‑6之一所述的碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，压制素坯体的压强为5～10MPa。8.根据权利要求1‑7之一所述的碳纤维增强碳化硅复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述固化的工艺为：从室温升温至80～100℃，保温6～8h；然后升温至145～155℃，保温2～4h；再升温至215～225℃，保温2～4h；随炉冷却至60℃以下，出炉。9.根据权利要求1～8之一所述的碳纤