[發明專利]用含硅芳炔樹脂制備的C/C?SiC復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510393428.1
• 申請日: 2015-07-06
• 公開（公告）號: CN105110807B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 黃發榮;杜磊;魯加榮;姜云;陳慧高;辛浩
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/565;C04B35/524;C04B35/622
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙)31230
• 代理人: 周兆云,朱小晶

【技術領域】

本發明涉及樹脂及C/C復合材料技術領域，具體地說，是一種用含硅芳炔樹脂制備的C/C-SiC復合材料及其制備方法。

【背景技術】

C/C復合材料是以碳纖維增強炭基體的復合材料，其比重輕，具備優異的耐熱性能和抗燒蝕性能，可以承受高于3000℃的高溫，用于短時間燒蝕的環境中，如航天工業使用的火箭發動機噴管、喉襯等。此外，C/C復合材料的耐摩擦耐磨損性能優異，其摩擦系數小、性能穩定，是各種耐摩擦和耐磨損部件的最佳候選材料。但是其抗氧化性能較差，制備成本高昂，這大大限制了C/C復合材料的推廣應用。

自上世紀七十年代以來，從提高基體的抗氧化性著手，用抗氧化性能優異的SiC取代C/C復合材料中的一部分C基體，制備C/C-SiC復合材料，用于熱防護、結構承載和防氧化一體化構件，至今在該領域已展開了較多研究工作。

制備C/C-SiC復合材料的主要方法有化學氣相滲透(CVI)、前驅體轉化(PIP)以及反應熔體法(RMI)，其中，CVI法制備的C/C-SiC復合材料的性能最好，但是其周期長，對設備要求高，生產成本高；RMI法制備的C/C-SiC復合材料成本低，但制備過程中，容易造成纖維損傷，所得C/C-SiC復合材料的性能較差；而PIP法制備C/C-SiC復合材料性能比RMI法制備的C/C-SiC復合材料性能好，成本及生產周期比CVI法低，因而具有獨特的優勢。

前驅體轉化法是利用聚碳硅烷(PCS)、三氯甲基硅烷(MTS)等有機硅聚合物浸滲C/C多孔體，然后熱解得到C/C-SiC復合材料。簡科等以聚碳硅烷(PCS)、二乙烯基苯(DVB)和SiC微粉制備了2D Cf/SiC材料，彎曲強度達到246.4MPa，彎曲模量64.8MPa[簡科，陳朝輝，馬青松.前驅體轉化法制備2D Cf/SiC材料的力學性能.稀有金屬材料與工程，2008，34(z1)：319-321.]。王志毅等以聚碳硅烷(PCS)為前驅體，經8次致密化后，制備了Cf/SiC復合材料。未經處理的T300碳纖維制備所得Cf/SiC復合材料強度達到154MPa，而經過預處理的T300碳纖維預制體，得到的Cf/SiC復合材料強度達到437MPa[王志毅，周新貴，羊建高等，Cf/SiC復合材料力學性能對比研究.稀有金屬材料與工程，2007，36(z1)：759-761.]。

利用前驅體轉化法制備C/C-SiC復合材料通常需要先利用化學氣相沉積法(CVD)制備多孔的C/C預制體，然后浸漬前驅體樹脂進入C/C預制體孔道，經炭化形成C/C-SiC復合材料。重復浸漬和炭化過程后，最終得到性能優良的C/C-SiC復合材料。前驅體樹脂主要為聚碳硅烷(PCS)，PCS直接在1250℃下炭化時，容易發泡，所得復合材料的孔隙率較大，且孔隙率控制難，且制備周期很長。此外，PCS炭化殘留率并不高，需要重復多次浸漬炭化工藝，有時，為了提高浸漬效率，還需要進行加壓處理，又進一步加大了PCS作為前驅體來制備C/C-SiC復合材料的工藝難度及成本。