[发明专利]一种多孔莫来石陶瓷/环氧树脂复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种莫来石纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，属于复合材料技术领域。本发明所述制备方法先采用溶胶凝胶法获得3Al2O3·2SiO2型莫来石前驱体粉末，所得粉体在不同压力进行模压成型，获得不同气孔率的坯体。所得坯体进行高温烧结后得到不同气孔率的多孔莫来石陶瓷，其中，莫来石为纤维状，并相互搭接。将预热多孔莫来石陶瓷置于环氧树脂、促进剂和固化剂的混合溶液中保持一定时间，经固化后，得到莫来石纤维/环氧树脂复合材料。该制备方法可通过控制多孔材料的体积密度来调控复合材料中莫来石纤维的体积分数；另一方面，复合材料中的莫来石纤维为连续相，可大幅度提高复合材料的高低温力学性能、热导率、抗高温蠕变能力。

主权项

1.一种多孔莫来石陶瓷/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，该多孔莫来石陶瓷/环氧树脂复合材料通过将环氧树脂、环氧树脂固化剂和促进剂的混合材料浸润至多孔莫来石陶瓷中，并进行固化后制备得到，其中，多孔莫来石陶瓷在多孔莫来石陶瓷/环氧树脂复合材料中的体积分数为15vol％～50vol％，包括以下步骤：1)氧化硅溶胶的制备：将正硅酸四乙酯加入乙醇中，浓度控制在0.6～0.8mol/L范围内，然后再加入去离子水，去离子水与正硅酸四乙酯的摩尔比为(3～5)：1，将配好的溶液在室温下磁力搅拌3～5天，得到氧化硅溶胶；2)氧化铝浆料的制备：将Al2O3粉和AlF3粉加入到乙醇中，得到混合浆料，然后球磨得到氧化铝浆料；3)3Al2O3·2SiO2型莫来石前驱体粉末的制备：将设定比例的氧化硅溶胶和氧化铝浆料混合均匀，加入5～10mol/L浓度的氨水，pH值控制为6～7，静置2～3h得到3Al2O3·2SiO2凝胶，再将3Al2O3·2SiO2凝胶放入烘箱中，在70～90℃保温12～24h后，研磨得到3Al2O3·2SiO2型莫来石前驱体粉末；4)多孔莫来石陶瓷的制备：将步骤3)得到的3Al2O3·2SiO2型莫来石前驱体粉末置于模具中，在轴向压力下进行模压成型，获得不同生坯密度的坯体，将坯体放入密封的氧化铝坩埚中进行高温烧结，保温后冷却至室温，得到不同气孔率的多孔莫来石陶瓷，其中，烧结温度为1000～1300℃，保温时间为5～10h，将得到的多孔莫来石陶瓷表面研磨平整后，置于含有2～5wt％硅烷偶联剂的无水乙醇中进行表面改性，60～80℃保温2～5h；5)将步骤4)表面改性后得到的多孔莫来石陶瓷预热到70～90℃；将环氧树脂、固化剂与促进剂的混合溶液在70～90℃下高速搅拌2～4h，混合均匀后，真空脱泡2～4h；将预热的多孔莫来石陶瓷置于环氧树脂、促进剂和固化剂的混合溶液中浸渍1～3h；在设定的固化制度下进行固化，得到多孔莫来石陶瓷/环氧树脂复合材料。