[发明专利]一种作为有机复合材料增强体的碳化硅粉体的制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种碳化硅粉体的制备方法，具体涉及一种作为有机复合材料增强体的碳化硅粉体的制备方法。

背景技术

目前有机复合材料应用广泛，但由于其自身耐磨性并不优秀，导热性也欠佳，部分有机复合工业产品对于这两个指标有着苛刻的要求，为进一步增强材料的指标性能，加入合适的增强材料势在必行。碳化硅具有抗氧化性强，耐磨性能好，硬度高，热稳定性好，高温强度大，热膨胀系数小，热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，但碳化硅属于无机非金属材料，分子结构为离子键晶体，具有很好的亲水性，不能很好的在有机复合材料中填充，需要通过特殊的改性处理，才能更好的与有机复合材料相结合，达到增强有机复合材料的目的。国内外有较多对碳化硅进行疏水性研究的，如填充聚合物、表面包覆、聚合物连技等方法，这些方法多用于碳化硅陶瓷制备方面，且基本上没有实现工业化，成本非常昂贵，如何对碳化硅进行疏水性处理，找到一种能够大规模工业化生产的方法，使其能在复合材料中得到应用是我们关注的一个研究方向。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种作为有机复合材料增强体的碳化硅粉体的制备方法，该方法能够有效改善碳化硅粉体与有机复合材料的亲和性，提高其填充时的相容性和分散性，改善制品的综合性能，且工艺简单，容易控制，易于实现工业化生产。

本发明实现上述目的采用的技术方案是：一种作为有机复合材料增强体的碳化硅粉体的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、取SiC含量大于等于97%、粒度中值为D50为2.5-3.5μm的碳化硅粉体原材料，送入球磨机内进行整形处理30-40min，取出，备用；

步骤二、将步骤一整形处理过的碳化硅粉体采用硫酸进行酸洗提纯，硫酸的密度为1.5-1.8，硫酸的加入量为粉体重量的4%，酸洗提纯处理2h后引出硫酸溶液，粉体用超纯水洗涤5-7遍，洗涤完成后烘干，得到提纯后的碳化硅，备用；

步骤三、将步骤二得到的提纯后的碳化硅与超纯水按照重量比为2:3的比例混合，搅拌均匀后加入质量浓度为1%的NaOH溶液，使料浆的pH为 10，得到碱性碳化硅料浆，备用；

步骤四、向步骤三得到的碱性碳化硅料浆中加入提纯后的碳化硅重量1.5-3%的疏水剂，控制温度为60-80℃，每搅拌1h静置20min，搅拌4次后置于烘箱中烘干，烘干后过网筛，在过筛过程中不断地向过筛后的碳化硅粉体上喷洒强化剂，喷洒完成后，干燥均匀，即得到用于有机复合材料增强体的碳化硅粉体；

所述的疏水剂为氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙醇和水的混合溶液，其中各成分的重量百分数分别为氨丙基三乙氧基硅烷10%、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷10%、乙醇72%和水8%；所述的强化剂为重量比为2:3的硅烷偶联剂和聚乙烯亚酰胺的混合物。

步骤一所述的球磨机长径比小于2。

步骤二所述的超纯水的电导率为0.1。

步骤三所述的超纯水的电导率为1。

本发明的有益效果

其一、本发明选择氨丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的混合乙醇水溶液作为疏水剂，这些疏水剂的亲水基与粉体表面发生理化作用，形成吸附，亲油基朝外，粉体表面由亲水性变为疏水性，从而改善碳化硅粉体与有机复合材料的亲和性，提高其填充时的相容性和分散性，改善制品的综合性能，进行两次改性，使效果达到更佳。本发明工艺简单，容易控制，易于实现工业化生产，同时实现了对低品位物料的有效利用，扩大了碳化硅微粉的应用领域。

其二、本发明首先将碳化硅粉体在球磨机中进行表面整形，表面粗糙，外形圆整，没有尖锐棱角，作为复合材料增强剂可以明显改善复合材料的性能，避免锋利的颗粒形貌对粉体的流动性及材料制品的塑性产生影响。选择1%浓度的碱液进行调整pH，是因为在pH=10左右时，碳化硅料浆的分散性能最优，有利于下一步疏水剂分子能够完全浸湿、包裹碳化硅分子，从而达到使碳化硅呈现疏水性能的目的。

具体实施方式

一种作为有机复合材料增强体的碳化硅粉体的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、取SiC含量大于等于97%、粒度中值为D50为2.5-3.5μm的碳化硅粉体原材料，送入球磨机内进行整形处理30-40min，取出，备用；

步骤二、将步骤一整形处理过的碳化硅粉体采用硫酸进行酸洗提纯，硫酸的密度为1.5-1.8，硫酸的加入量为粉体重量的4%，酸洗提纯处理2h后引出硫酸溶液，粉体用超纯水洗涤5-7遍，洗涤完成后烘干，得到提纯后的碳化硅，备用；