[發(fā)明專利]一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011393807.8
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112409006A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 段深圳
• 申請（專利權(quán)）人: 段深圳
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/56;C04B35/563;C04B35/571;C04B35/589;C04B35/63
• 代理公司: 六安市新圖匠心專利代理事務所(普通合伙) 34139
• 代理人: 陳斌

本發(fā)明公開了一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：S1、對六方氮化硼進行表面功能化處理，然后將其與氨基苯基重氮鹽進行偶聯(lián)反應，得到改性氮化硼納米片；S2、制備接枝氮化硼納米片的改性石墨烯；S3、制備接枝氮化硼納米片和納米粒子的改性石墨烯；S4、制備改性石墨烯非氧化物陶瓷材料。本發(fā)明制備了接枝有氮化硼納米片和納米粒子的改性石墨烯材料，將其添加到非氧化物陶瓷基體中表現(xiàn)出良好的分散性和相容性，不僅能夠充分發(fā)揮了石墨烯、納米粒子和氮化硼納米片自身的性能優(yōu)勢，克服三者易于團聚的缺點，同時對得到的非氧化物陶瓷基體起到了增強、增韌的作用，進而提高了非氧化物陶瓷材料的應用性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料改性處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法。

背景技術(shù)

非氧化物陶瓷為主要用于某種裝置、或設備、或結(jié)構(gòu)物中，能在高溫條件下承受靜態(tài)或動態(tài)的機械負荷的陶瓷。非氧化物包括碳化硼、碳化硅、氮化硅、氮化硼，它們都屬于無機非金屬納米粒子。在晶體結(jié)構(gòu)上，無機非金屬的晶體結(jié)構(gòu)遠比金屬復雜，并且沒有自由的電子，具有比金屬鍵和純共價鍵更強的離子鍵和混合鍵，這種化學鍵所特有的高鍵能、高鍵強賦予這一大類陶瓷材料以高熔點、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強度和良好的抗氧化性等基本屬性,從而可以在高溫下替代金屬材料(金屬易受腐蝕，在高溫時不耐氧化，不適合在高溫時使用)，彌補了金屬材料的弱點，而有廣泛的實際應用。

但現(xiàn)有非氧化物陶瓷材料普遍存在韌性不足的通病，難以滿足越來越高的要求，進而阻礙了其在很多領(lǐng)域中的應用，對非氧化物陶瓷的增強、增韌處理成為了解決這一問題的有效途徑。

石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的平面薄膜，內(nèi)部的碳原子之間的連接很柔韌。石墨烯的理論楊氏模量達1.0TPa，固有的拉伸強度為130GPa，是目前已知強度最高的材料，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，能很大程度改善非氧化物陶瓷材料的力學性能，然而由于尺寸效應，石墨烯之間易發(fā)生團聚現(xiàn)象，導致石墨烯在非氧化物基體中分散不均勻，導致最終得到的非氧化物陶瓷材料性能與預期效果相差甚遠。為此我們提出一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法。

本發(fā)明提供的一種增強增韌改性石墨烯非氧化物陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、對六方氮化硼進行表面功能化處理，得到功能化氮化硼納米片，然后將其與氨基苯基重氮鹽進行偶聯(lián)反應，得到改性氮化硼納米片；

S2、將采用改性Hummers法制得氧化石墨烯加入到含有N-羥基丁二酰亞胺的有機溶劑中超聲攪拌，然后加入上述改性氮化硼納米片攪拌反應，得到接枝氮化硼納米片的改性石墨烯；

S3、采用環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑對納米粒子進行改性處理，得到環(huán)氧基接枝改性納米粒子，然后分散于有機溶劑中，加入步驟S2得到的接枝氮化硼納米片的改性石墨烯進行攪拌反應，得到接枝氮化硼納米片和納米粒子的改性石墨烯；

S4、將步驟S3得到的接枝氮化硼納米片和納米粒子的改性石墨烯浸漬于非氧化物有機先驅(qū)體溶液中，經(jīng)固化、高溫燒結(jié)，得到改性石墨烯非氧化物陶瓷材料。

優(yōu)選的，在步驟S1中，所述對六方氮化硼進行表面羥基化處理，得到羥基化氮化硼納米片，然后將其與氨基苯基重氮鹽反應，得到改性氮化硼納米片，包括以下步驟：將六方氮化硼和5-氨基戊酸加入球磨罐中，然后加入去離子水機械球磨處理，待球磨結(jié)束后，抽濾、水洗、干燥，得到功能化氮化硼納米片；將得到的功能化氮化硼納米片加入濃硫酸溶液中，然后加入氨基苯基重氮鹽進行偶聯(lián)反應，得到改性氮化硼納米片。

優(yōu)選的，所述氨基苯基重氮鹽為4-氨基二苯基重氮硫酸氫胺。