[發明專利]一種聚碳硅烷共混樹脂熱熔預浸料的制備方法

有效

• 申請號: 202110998024.0
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113698774B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 張中偉;蘇耿;班梓發;龐旭;段昊志;楊玉平
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C08L83/16
• 分類號: C08L83/16;C08K7/14;C08K7/06;C08K7/10;C08J5/24
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰

本發明涉及一種聚碳硅烷共混樹脂熱熔預浸料的制備方法，屬于碳化硅陶瓷基復合材料制備技術領域。將液態聚碳硅烷和固態聚碳硅烷按照(3:7)～(1:1)的質量比混合獲得粘度為5×10³Pa·S～3×10⁵Pa·S的聚碳硅烷混合體系；先將聚碳硅烷混合體系加熱熔融形成粘度為1.5Pa·S～50Pa·S的體系，再在60℃～80℃下在離型紙上涂成厚度均勻的膠膜，膠膜質量占膠膜和離型紙質量之和的30％～40％；熱熔含浸機的壓輥溫度控制在60℃～90℃以及含浸速度控制在3m/min～6m/min時，將上下兩層膠膜以及中間層纖維布熱壓復合在一起，得到聚碳硅烷共混樹脂熱熔預浸料。本發明所述方法工藝簡單，周期短，生產效率高，制備成本低，而且所制備的預浸料中膠含量穩定、揮發份含量低、鋪覆性好。

技術領域

本發明涉及一種聚碳硅烷共混樹脂熱熔預浸料的制備方法，屬于碳化硅陶瓷基復合材料制備技術領域。

背景技術

碳化硅(SiC)陶瓷基復合材料具有良好的耐高溫性、硬度高、高韌性、耐腐蝕性、抗氧化性等優點，被廣泛應用在航天航空、汽車制造、機械和化工生產等領域中。目前，碳化硅(SiC)陶瓷基復合材料的制備方法一般包括熱壓燒結法(HP)、化學氣相滲透法(CVI)、反應熔滲法(RMI)、先驅體浸漬裂解法(PIP)等。由于PIP所需的加工溫度低、加工設備簡單，是目前制備SiC陶瓷基復合材料最常用的一種方法。PIP主要利用流動性良好的聚碳硅烷樹脂進行浸漬預制體后，固化裂解，再進行多次反復浸漬-固化-裂解得到較為致密的SiC陶瓷基復合材料，然而該方法制備的SiC陶瓷基復合材料周期長、效率低，得到的SiC陶瓷基復合材料孔隙率較大。除此之外，剩余的聚碳硅烷在環境中難被處理，污染環境。

相比于PIP工藝中的溶液浸漬，預浸料可以通過多層鋪層、熱壓、固化等工藝直接加工成復合材料，通過該加工成型方式，可以極大的提高制備復合材料效率。目前，制備預浸料的方式主要有兩種，一種為溶液法，另一種為熔融法。溶液法是將樹脂直接溶于低沸點溶劑(如乙醇、丙酮)中，然而該方法制備的預浸料揮發性含量高、膠膜不均勻且成本高等缺點；而熔融法主要是將樹脂在高溫下熔融浸漬織物或者纖維制成預浸料，該方法制備的預浸料含膠量均勻，易控制且具有揮發含量低、溶劑含量極低、對環境友好，因此熱熔法預浸料成為了近年來研究的熱點。

根據熱熔法工藝的不同，可將其分為直接熱熔法和膠膜壓延法，前者將織物或纖維直接浸入熔融樹脂；后者是先將樹脂在離型紙等上制成膠膜，復合在纖維表面，然后加熱加壓使樹脂熔化，浸入織物，該方法制備預浸料在工業中得到了廣泛的應用。相比于溶液法，熱熔法可用來制備聚碳硅烷共混樹脂預浸料以達到保護環境、預浸料揮發量低且含膠量均勻等目的。

目前，環氧、酚醛樹脂在制備熱熔法預浸料上被廣泛應用，然而環氧、酚醛樹脂在被制作預浸料體系中需要添加固化劑、促進劑等，制備工藝復雜，制備成本較高。國內外生產的聚碳硅烷主要為適宜做PIP工藝生產復合材料的浸漬劑，美國Interrante實驗室發明并由StarFire System公司通過格氏偶聯和氫化鋁鋰還原制備了一種液態聚碳硅烷樹脂，相關專利見US2004/0063984A1、US2004/0138046A1等，該聚碳硅烷具有高陶瓷產率、低粘度特性，無法滿足熱熔法制備聚碳硅烷預浸料的樹脂粘度。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種聚碳硅烷共混樹脂熱熔預浸料的制備方法，通過液態聚碳硅烷和固態聚碳硅烷的配合使用，在不添加固化劑等助劑下可以使聚碳硅烷混合體系在室溫下為半固態或固態，且加熱后成膜性好，對織物或纖維的浸漬性較好，該方法工藝簡單，易于操作，生產效率高，而且所制備的預浸料中膠含量穩定、揮發份含量低、鋪覆性好，后期可以很好的通過熱壓技術制備碳化硅陶瓷基復合材料。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種聚碳硅烷共混樹脂熱熔預浸料的制備方法，所述方法步驟如下：