[发明专利]一种包含低损伤且定向排列的SiC纳米线的复合材料薄片的制备方法

说明书

一种包含低损伤且定向排列的SiC纳米线的复合材料薄片的制备方法，涉及一种SiC纳米线的薄片的制备方法。本发明为解决目前层状复合材料的制备过程中SiC纳米线断裂严重、SiC纳米线因比表面积高而导致SiC纳米线极易团聚，难以在浆料中均匀分散的问题。方法：一、称料；二、SiC纳米线预分散；三、SiC纳米线低损伤球磨分散；四、除气处理；五、流延成型；六、干燥。本发明方法给出了一种制备低损伤、定向排列的SiC纳米线的薄片的方法，该方法工艺简单，SiC纳米线沿流延成型方向排列，能够解决SiC纳米线极易团聚的问题，对SiC纳米线损伤较小。本发明适用于制备SiC纳米线薄片。

技术领域

本发明涉及一种复合材料薄片的制备方法。

背景技术

SiC纳米线具有高强度、高模量、高韧性的力学性能特点，是一种良好的复合材料增强体，但是作为一种具有较大长径比的材料，SiC纳米线性能具有各向异性，当其定向排列时增强效果最好。目前实现SiC定向排列的方法主要是在具有一定变形能力的介质中，利用外加应力场或其它物理场，从而实现SiC纳米线偏转。有文献报道通过热挤压处理，并施加剪切应力，使SiC纳米线在铝基体中沿挤压方向定向排列；通过定向排列处理后得到的复合材料的抗拉强度提高了约60％。但是由于SiC纳米线比较大的长径以及与基体的塑性变形行为不匹配，在热挤压变形过程中，SiC纳米线发生了较严重的断裂，平均长度仅约为原始长度的40％，从而影响SiC纳米线的强化性能。因此在如何尽可能减少损伤的情况下，实现SiC纳米线的定向排列，是充分利用其优异力学性能的重要技术。

但是目前流延成型法主要应用于微米级陶瓷增强体。SiC纳米线作为一种纳米材料，由于其极高的比表面积，SiC纳米线极易团聚，难以在浆料中均匀分散，因此目前还没有采用流延成型法成功制备SiC纳米线薄片的文献报道。

发明内容

本发明为解决目前层状复合材料的制备过程中SiC纳米线断裂严重、SiC纳米线因比表面积高而导致SiC纳米线极易团聚，难以在浆料中均匀分散的问题，提供一种包含低损伤且定向排列的SiC纳米线的复合材料薄片的制备方法。

一种包含低损伤且定向排列的SiC纳米线的复合材料薄片的制备方法，该方法按以下步骤进行：

一、称料：

按质量份数分别称取1～15份的SiC纳米线、20～50份的溶剂、0.01～0.5份的分散剂、5～20份的增塑剂和14.5～69.99份的粘结剂作为原料；

所述SiC纳米线的纯度大于85％；SiC纳米线的平均直径为5～250nm，SiC纳米线的长度为20～100μm；

所述SiC纳米线为3C、2H、4H、6H中的一种或几种的任意比组合；

所述溶剂为无水乙醇和正丁醇按质量比(0.5～1):1的混合物；无水乙醇纯度97％，正丁醇纯度≥99.5％；

所述分散剂为液态的鱼油；具体为液态鲱鱼鱼油，纯度99％；

所述增塑剂为液态的磷酸三丁酯，纯度≥99％；

所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛树脂粉末，粒度为20～200目；

二、SiC纳米线预分散：

将步骤一称取的SiC纳米线、溶剂和分散剂放入球磨容器内，在超声波功率为200～400W下超声处理1～30min，得到SiC纳米线预分散浆料；所述球磨容器的体积是溶剂体积的3～20倍；

其中，采用超声波处理的目的是使SiC纳米线进行预分散，打开团簇体，有利于SiC纳米线后期的处理分散；

三、SiC纳米线低损伤球磨分散：