[发明专利]用含硅芳炔树脂制备的C/C‑SiC复合材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及树脂及C/C复合材料技术领域，具体地说，是一种用含硅芳炔树脂制备的C/C-SiC复合材料及其制备方法。

【背景技术】

C/C复合材料是以碳纤维增强炭基体的复合材料，其比重轻，具备优异的耐热性能和抗烧蚀性能，可以承受高于3000℃的高温，用于短时间烧蚀的环境中，如航天工业使用的火箭发动机喷管、喉衬等。此外，C/C复合材料的耐摩擦耐磨损性能优异，其摩擦系数小、性能稳定，是各种耐摩擦和耐磨损部件的最佳候选材料。但是其抗氧化性能较差，制备成本高昂，这大大限制了C/C复合材料的推广应用。

自上世纪七十年代以来，从提高基体的抗氧化性着手，用抗氧化性能优异的SiC取代C/C复合材料中的一部分C基体，制备C/C-SiC复合材料，用于热防护、结构承载和防氧化一体化构件，至今在该领域已展开了较多研究工作。

制备C/C-SiC复合材料的主要方法有化学气相渗透(CVI)、前驱体转化(PIP)以及反应熔体法(RMI)，其中，CVI法制备的C/C-SiC复合材料的性能最好，但是其周期长，对设备要求高，生产成本高；RMI法制备的C/C-SiC复合材料成本低，但制备过程中，容易造成纤维损伤，所得C/C-SiC复合材料的性能较差；而PIP法制备C/C-SiC复合材料性能比RMI法制备的C/C-SiC复合材料性能好，成本及生产周期比CVI法低，因而具有独特的优势。

前驱体转化法是利用聚碳硅烷(PCS)、三氯甲基硅烷(MTS)等有机硅聚合物浸渗C/C多孔体，然后热解得到C/C-SiC复合材料。简科等以聚碳硅烷(PCS)、二乙烯基苯(DVB)和SiC微粉制备了2D Cf/SiC材料，弯曲强度达到246.4MPa，弯曲模量64.8MPa[简科，陈朝辉，马青松.前驱体转化法制备2D Cf/SiC材料的力学性能.稀有金属材料与工程，2008，34(z1)：319-321.]。王志毅等以聚碳硅烷(PCS)为前驱体，经8次致密化后，制备了Cf/SiC复合材料。未经处理的T300碳纤维制备所得Cf/SiC复合材料强度达到154MPa，而经过预处理的T300碳纤维预制体，得到的Cf/SiC复合材料强度达到437MPa[王志毅，周新贵，羊建高等，Cf/SiC复合材料力学性能对比研究.稀有金属材料与工程，2007，36(z1)：759-761.]。

利用前驱体转化法制备C/C-SiC复合材料通常需要先利用化学气相沉积法(CVD)制备多孔的C/C预制体，然后浸渍前驱体树脂进入C/C预制体孔道，经炭化形成C/C-SiC复合材料。重复浸渍和炭化过程后，最终得到性能优良的C/C-SiC复合材料。前驱体树脂主要为聚碳硅烷(PCS)，PCS直接在1250℃下炭化时，容易发泡，所得复合材料的孔隙率较大，且孔隙率控制难，且制备周期很长。此外，PCS炭化残留率并不高，需要重复多次浸渍炭化工艺，有时，为了提高浸渍效率，还需要进行加压处理，又进一步加大了PCS作为前驱体来制备C/C-SiC复合材料的工艺难度及成本。