[发明专利]一种耐高温低成本陶瓷碳纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐高温的纳米无机硅耐高温树脂胶，具有胶粘接复合特性，可分别与价廉的超轻型、轻体高硬度、高融点高硬度等陶瓷基体材料和高强度高弹性的碳纤维充分混合后，在一定温度一定压力下形成具有不同功能不同规格的陶瓷碳纤维复合材料。采用本发明的制备方法所得到出的陶瓷碳纤维复合材料不仅具有碳纤维高强度特性且具有陶瓷基体耐高温特性，且成本低廉适合工业推广使用。

技术领域

本发明涉及陶瓷碳纤维复合材料领域，尤其涉及一种耐高温低成本陶瓷碳纤维复合材料。

背景技术

一般而言的碳纤维复合材料是有机粘接材料(如环氧树脂)与碳纤维的单一复合，而没有陶瓷基，因而不具备陶瓷各性，而且成本很高。

国内外碳纤维复合材料当前不少见，一般的碳纤维复合材料是碳纤维与有机树脂等复合成结构材料，比如说碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比強度比模量综合指标，在现在结构材料中是最高的，颇有优势，在国内航空汽车等方面都已有应用，但是耐高温高硬度轻型低成本碳纤维复材还没有，有机硅改性环氧树脂或聚酰亚胺树脂的碳纤维复合材料耐高温最高也不过400-500度，而且成本很高，限制了推广使用范围。而耐1000度以上，特别是可以耐高温达到2000度的低成本、高硬度陶瓷碳纤维复合材料在国内外还末见报导。

陶瓷碳纤维复合材料是以陶瓷材料为基体与各种高性能纤维材料及耐高温树脂胶均匀混合在模具中加热加压成型的一类复合材料，陶瓷基体可为浮石粉、碳化硅、碳化锆、硅酸铝、硅酸锆、铝基碳化硅中的一种或几种组合，纤维材料可以为石墨化碳纤维原丝或碳化硅纤维丝。将上述材料混合制作出的复合材料不仅可以保持陶瓷耐高温的特性，还可保留碳纤维的高强度高弹性，可广泛应用于航天航空、舰艇、高铁、汽车等方面的零部件，具有非常广阔的市场前景，上述材料的研究也成为国家工信部的重点研发项目。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种耐高温1000-2000度纳米无机硅树脂胶，具有胶粘接复合特性，可与陶瓷基体材料和碳纤维充分混合后，在一定温度一定压力下形成具有不同功能不同规格的陶瓷碳纤维复合材料。

具体方案如下：

一种纳米无机硅耐高温树脂胶，按重量份计包括以下组分：无机盐高温胶50-120份，纳米二氧化硅10-50份，金属氧化物1-40份，金属氢氧化物1-35份。

优选的，所述其中无机盐高温胶为液体硅酸钠(泡花碱)或磷酸二氢铝。

优选的，所述纳米二氧化硅为钠米硅微粉或硅含量99％以上的超细石英粉。

优选的，所述金属氧化物为氧化镁或氧化铝，金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化锆或氢氧化镁。

本发明还提供一种所述的纳米无机硅耐高温树脂胶的制备方法，将配方量的无机盐高温胶、纳米二氧化硅、金属氧化物及金属氢氧化物(所述金属氧化物为氧化镁或氧化铝，金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化锆或氢氧化镁)分别加入到混合搅拌机内，常温下搅拌混合均匀即得纳米无机硅树脂胶。

本发明还提供一种陶瓷碳纤维复合材料，是将所述的纳米无机硅耐高温树脂胶，陶瓷基体材料，碳纤维丝充分混合后在热压机内作用下加工而成的复合材料。

进一步的，所述陶瓷基体材料为陶瓷基体为浮石粉、碳化硅、碳化锆、硅酸铝、硅酸锆、铝基碳化硅中的一种或两种以上的组合。

进一步的，所述陶瓷基体材料为超轻体陶瓷基体材料、轻体高硬度陶瓷基体材料、高融点高硬度陶瓷基体材料中的一种；其中，所述超轻体陶瓷基体材料为浮石粉或硅酸铝粉或硅酸锆粉或陶瓷粉；所述高融点高硬度陶瓷基体材料由硅酸锆、碳化硅和碳化锆组成；所述轻型高硬度陶瓷基体材料由硅酸锆和铝基碳化硅组成。