[發明專利]石墨烯改性碳化硅陶瓷材料及其制備方法及防彈裝甲

在審

• 申請號: 202010900783.4
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111825461A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 武岳;張英豪;劉迪;李炯利;王旭東
• 申請（專利權）人: 北京石墨烯技術研究院有限公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;C04B35/63;C04B35/65;F41H5/02;B28B3/00
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王勤思

1.一種石墨烯改性碳化硅陶瓷材料，其特征在于，包括石墨烯、α相碳化硅和β相碳化硅，其中，所述石墨烯在所述石墨烯改性碳化硅陶瓷材料中的質量百分數為 0.5%~1%。

2.根據權利要求1所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料，其特征在于，所述α相碳化硅在所述石墨烯改性碳化硅陶瓷材料中的質量百分數為 60%~ 80 %，所述β相碳化硅在所述石墨烯改性碳化硅陶瓷材料中的質量百分數為 20 %~ 40 %。

3.根據權利要求1-2任一項所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料，其特征在于，所述石墨烯的粒徑為3~5層碳的厚度。

4.根據權利要求1-2任一項所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料，其特征在于，所述碳化硅的粒徑為10μm~15μm。

5.一種如權利要求1-4任一項所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

將石墨烯、α相碳化硅、三維碳材料、醇溶性樹脂及溶劑混合得到糊狀的混合粉料；

將所述混合粉料造粒得到預顆粒；

將所述預顆粒壓制成素坯；

將液態金屬硅滲入所述素坯中并進行燒結，燒結溫度為1450℃~1600℃，在所述燒結溫度保溫時間為1.5 h~2.5h。

6.根據權利要求5所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述燒結溫度為1450℃~1550℃。

7.根據權利要求5所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，燒結過程為：以第一升溫速度從常溫升溫至200℃，然后以第二升溫速度從200℃升溫至300℃，然后以第三升溫速度從300℃升溫至700℃，然后以第四升溫速度從700℃升溫至850℃，然后以第五升溫速度從850℃升溫至所述燒結溫度，其中，所述第二升溫速度和所述第四升溫速度分別小于所述第一升溫速度、所述第三升溫速度及所述第五升溫速度。

8.根據權利要求5所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，壓制成素坯的壓力為40MPa ~60MPa。

9.根據權利要求5所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述三維碳材料的加入質量為所述石墨烯、所述α相碳化硅、所述三維碳材料和所述醇溶性樹脂總質量的10%~ 20%；和/或，所述醇溶性樹脂的加入質量為所述石墨烯、所述α相碳化硅、所述三維碳材料和所述醇溶性樹脂總質量的 10%~ 20%。

10.根據權利要求5所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述醇溶性樹脂為酚醛樹脂。

11.根據權利要求5所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述三維碳材料選自石墨和炭黑中的任意一種或兩種。

12.根據權利要求5所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，得到糊狀的混合粉料的步驟包括：

將石墨烯與乙醇溶液混合得到石墨烯分散液；以及

將所述α相碳化硅、所述三維碳材料及所述醇溶性樹脂的混合物與所述石墨烯分散液混合。

13.根據權利要求12所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法，其特征在于，將所述α相碳化硅、所述三維碳材料及所述醇溶性樹脂的混合物與所述石墨烯分散液混合的步驟包括：將所述混合物以50g/10min ~200g/10min的投加速度分批投加至所述石墨烯分散液中。

14.一種防彈裝甲，其特征在于，包括如權利要求1-4任一項所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料或者如權利要求5-13任一項所述的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料的制備方法制備得到的石墨烯改性碳化硅陶瓷材料。