[發明專利]一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法

有效

• 申請號: 202010711247.X
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111825471B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 沙建軍;劉應軍;祖宇飛;田洪亮;代吉祥
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/84;C04B35/628;C04B35/622
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，首先利用多巴胺氧化自聚合的特性在碳纖維上制備聚多巴胺涂層；其次使用聚乙烯亞胺吸附在含有燒結助劑的超高溫陶瓷粉體表面，并使超高溫陶瓷粉體帶電；然后通過電泳沉積技術將帶電的超高溫陶瓷粉體均勻的沉積在含有聚多巴胺涂層的碳纖維上；最后通過熱壓燒結得到連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，具體步驟包括：

1)以多巴胺為原料，在經過熱處理后的碳纖維上制備聚多巴胺涂層，得到聚多巴胺涂層碳纖維；

2)使用超高溫陶瓷粉體和聚乙烯亞胺配制超高溫陶瓷乙醇基漿料，所述的超高溫陶瓷粉體中包含燒結助劑，聚乙烯亞胺通過自組裝吸附在超高溫陶瓷粉體表面，并使超高溫陶瓷粉體帶上電荷；

3)將聚多巴胺涂層碳纖維置于超高溫陶瓷乙醇基漿料中，并施加電場，在電場力作用下，帶電的超高溫陶瓷粉體向聚多巴胺涂層纖維聚集，并不斷沉積在聚多巴胺涂層纖維上，得到超高溫陶瓷粉體涂覆碳纖維；

4)將得到的超高溫陶瓷粉體涂覆碳纖維置于高溫熱壓爐中，施加20-50MPa的壓力，在1200-1400℃下保持10-60分鐘進行快速致密化，然后在1400-1700℃下燒結10-120分鐘，以使來源于聚合物的熱解碳與燒結助劑進行充分的化學反應，最終得到連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料。

3.根據權利要求1或2所述的一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，所述聚多巴胺涂層的制備方式是將熱處理后的碳纖維浸泡在多巴胺水基溶液中6-48小時。

4.根據權利要求1或2所述的一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，超高溫陶瓷粉體與聚乙烯亞胺的添加質量之比為1-50；燒結助劑占超高溫陶瓷粉體的質量百分比為5-50％。

5.根據權利要求3所述的一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，超高溫陶瓷粉體與聚乙烯亞胺的添加質量之比為1-50；燒結助劑占超高溫陶瓷粉體的質量百分比為5-50％。

6.根據權利要求1、2或5所述的一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，電泳沉積技術中電場的強度為20-2000伏每米。

7.根據權利要求3所述的一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，電泳沉積技術中電場的強度為20-2000伏每米。

8.根據權利要求4所述的一種電泳沉積制備連續碳纖維增韌超高溫陶瓷基復合材料的方法，其特征在于，電泳沉積技術中電場的強度為20-2000伏每米。