[發(fā)明專利]一種柔性碳化硅納米纖維/碳納米纖維復(fù)合氈材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201911255297.5 | 申請(qǐng)日： | 2019-12-10 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN110983620B | 公開（公告）日： | 2021-07-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 韓春梅;李先鋒 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 蘇州纖創(chuàng)智造新材料科技有限公司 |
| 主分類號(hào)： | D04H1/4382 | 分類號(hào)： | D04H1/4382;D06C7/04 |
| 代理公司： | 北京惠智天成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11681 | 代理人： | 王芳 |
| 地址： | 215501 江蘇省蘇州*** | 國(guó)省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 柔性 碳化硅 納米 纖維 復(fù)合 材料 及其 制備 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種柔性碳化硅納米纖維/碳納米纖維復(fù)合氈材料及其制備方法。本發(fā)明首先采用不同類型的硅源、聚合物基碳源以及極性溶劑配制前驅(qū)體溶液，隨后通過(guò)紡絲技術(shù)使前驅(qū)體溶液成型，得到纖維狀的前驅(qū)體；最后，對(duì)纖維狀前驅(qū)體進(jìn)行預(yù)氧化和高溫碳化，即可得到柔性碳化硅納米纖維/碳納米纖維復(fù)合氈材料。本發(fā)明所制備的碳化硅納米纖維長(zhǎng)度為幾十到幾千微米，直徑在80?300nm，制備工藝簡(jiǎn)單、高效，無(wú)需以稀土金屬作為催化劑，制得的柔性碳化硅納米纖維/碳納米纖維復(fù)合氈材料蓬松柔軟、機(jī)械性能良好、晶體結(jié)構(gòu)完善，且具有較高的催化降解性能，和優(yōu)異的循環(huán)使用性能，易回收再利用。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及陶瓷基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性碳化硅納米纖維/碳納米纖維復(fù)合氈材料及其制備方法。
背景技術(shù)
碳化硅(SiC)是一種新型特種陶瓷材料，具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)異特性，廣泛的應(yīng)用在陶瓷、耐磨材料等諸多領(lǐng)域。一維SiC納米材料不但具有SiC基體材料的基本特點(diǎn)，而且兼具了一維納米材料的獨(dú)特幾何結(jié)構(gòu)和特殊性能。一維SiC納米纖維材料在高頻、大功率的半導(dǎo)體器件以及智能納米光電子領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
自1975年，Yajima教授通過(guò)先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法成功制備了SiC纖維以來(lái)(Yajima.S.Continuous Silicon carbide fiber.Journal of the Atomic EnergySociety of Japan.1975.9:474-476)，針對(duì)于SiC納米纖維的制備及應(yīng)用成為研究的熱點(diǎn)。目前為止，SiC納米纖維的制備方法有化學(xué)氣相沉積法、模板法、溶膠-凝膠法、碳熱還原法、弧光放電法、激光燒蝕法等。中國(guó)專利CN1569626A公開了一種制備碳化硅納米纖維的方法，其利用溶膠-凝膠法，并加入一定量的稀土金屬及其他的添加劑，通過(guò)高溫煅燒熱處理和煅燒后的酸處理獲得碳化硅納米纖維。該方案首先需要制備碳硅二元溶膠，將酚醛樹脂溶于無(wú)水乙醇中，然后加入稀土金屬硝酸鹽、醋酸鹽或氯化物、再加入草酸、鹽酸等得到碳硅二元溶膠，添加的稀土金屬是鈰、鑭或鐠。一方面，稀土金屬及其他添加劑的加入會(huì)黏附于所制備的SiC晶體結(jié)構(gòu)上，使獲得的SiC納米纖維的純度下降；另一方面，稀土金屬大多價(jià)格高昂，屬稀缺性資源，使得該制備方法生產(chǎn)成本相對(duì)較高。
發(fā)明內(nèi)容
(一)技術(shù)問(wèn)題
綜上所述，如何提供一種無(wú)需使用稀土金屬、且制備成本相對(duì)較低的方法來(lái)制備出SiC納米纖維材料，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
(二)技術(shù)方案
本發(fā)明旨在提出一種柔性碳化硅納米纖維/碳納米纖維復(fù)合氈材料及其制備方法，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明實(shí)施例的第一個(gè)方面，提供一種柔性碳化硅納米纖維/碳納米纖維復(fù)合氈材料制備方法，該方法包括如下步驟：
取硅源加入到極性溶劑中，10-30℃攪拌4-8h(小時(shí))，待分散后加入聚合物基碳源，繼續(xù)攪拌4-12h，靜置脫泡后得到前驅(qū)體溶液，備用；
將前驅(qū)體溶液經(jīng)過(guò)紡絲方式，制備得到前驅(qū)體納米纖維氈；
將前驅(qū)體納米纖維氈放入到煅燒爐中進(jìn)行預(yù)氧化處理，再置于高溫爐內(nèi)于惰性氣體下進(jìn)行高溫碳化處理，待高溫碳化處理完成后，降至10-30℃后取出，即得到柔性SiC納米纖維/碳納米纖維復(fù)合氈。
可選的，硅源包括：
SiO2納米顆粒、正硅酸乙酯、硅酸異丙酯、聚硅烷、聚碳硅烷、聚硅氮烷中的一種或多種。
可選的，聚合物基碳源包括：
聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚酰亞胺、聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚芳硫醚或其共聚物中的一種或多種。
可選的，極性溶劑包括：
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