[發(fā)明專利]石英纖維增強復合材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010161757.0
• 申請日: 2010-05-04
• 公開（公告）號: CN101831178A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 程海峰;馬青松;劉海韜;周永江;徐天恒;段力群
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: C08L83/00
• 分類號: C08L83/00;C08K13/04;C08K7/10;C08K3/36
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

1.一種石英纖維增強復合材料，其特征在于：所述復合材料是以二氧化硅和有機硅樹脂作為復合基體，以石英纖維為增強相，所述復合基體中二氧化硅與有機硅樹脂的質量比為(0.5～3)∶1，所述作為增強相的石英纖維在復合材料中的體積分數為30％～55％。

2.根據權利要求1所述的石英纖維增強復合材料，其特征在于：用于成型所述增強相的預制件為石英纖維編織的三維預成型件或石英纖維布穿刺預成型件。

3.一種石英纖維增強復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)石英纖維預制件的預處理：首先經過編織制得石英纖維預制件，將該石英纖維預制件置于丙酮中浸泡，浸泡后取出烘干，然后進行熱處理，熱處理時全程通氧；

(2)引入二氧化硅基體：將經過預處理后的石英纖維預制件置于無離子硅溶膠中進行真空浸漬，浸漬完成后依次進行真空干燥、燒成，完成一個處理周期，重復該處理周期兩次以上完成二氧化硅基體的引入；

(3)機械加工和清洗：將引入二氧化硅基體后的半成品進行機械加工，得到所需尺寸和形狀，然后對機械加工后的半成品用丙酮浸泡，再取出干燥；

(4)引入有機硅樹脂基體：將經過機械加工和清洗后的半成品置于有機硅樹脂的無水乙醇溶液中進行第二次真空浸漬和壓力浸漬，浸漬完成后晾干并進行交聯，完成一個處理周期，重復該處理周期兩次以上，完成有機硅樹脂基體的引入，得到石英纖維增強復合材料。

4.根據權利要求3所述的石英纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，在所述石英纖維預制件的預處理步驟中：所述丙酮中浸泡的時間為24～48h；所述熱處理的具體操作方法為先以5℃/min～20℃/min的升溫速度升溫到400℃～800℃，然后保溫0.5～4h，再自然降溫。

5.根據權利要求4所述的石英纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，在所述石英纖維預制件的預處理步驟中：所述全程通氧具體是指在升溫和保溫時的氧氣流量控制在2～10L/min，降溫時的氧氣流量控制在5～20L/min。

6.根據權利要求3或4或5所述的石英纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，在所述引入二氧化硅基體的步驟中：所述真空浸漬時抽真空至10Pa以下，所述真空浸漬的時間為4～24h；所述真空干燥時的干燥溫度控制在100℃～200℃，干燥時間為4～16h。

7.根據權利要求3或4或5所述的石英纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，在所述引入二氧化硅基體的步驟中：所述燒成的具體操作是指先以10℃/min～20℃/min的升溫速度升溫到700℃～1000℃，保溫30～120min后自然降溫；所述燒成的全過程中通氧氣，其中升溫、保溫時氧氣流量控制在2～10L/min，降溫時的氧氣流量控制在5～20L/min。

8.根據權利要求3或4或5所述的石英纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，在所述引入有機硅樹脂基體的步驟中：所述第二次真空浸漬是指抽真空至10Pa以下浸漬4～24h；所述壓力浸漬是指充氮氣至1～8MPa后進行高壓浸漬4～24h。

9.根據權利要求3或4或5所述的石英纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，在所述引入有機硅樹脂基體的步驟中：所述交聯是指在200℃～300℃的空氣氣氛下保溫2～8h進行交聯。

10.根據權利要求3或4或5所述的石英纖維增強復合材料的制備方法，其特征在于，所述有機硅樹脂的無水乙醇溶液中有機硅樹脂與無水乙醇的質量比為(0.5～3)∶1；所述石英纖維預制件為石英纖維編織的三維預成型件或石英纖維布穿刺預成型件。