四棱锥构型C_f/SiC点阵复合材料平板的制备方法

摘要

四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料平板的制备方法，涉及点阵复合材料制备方法的领域。本发明要解决现有的金属基和树脂基点阵材料不能满足需求，而现有技术中很难实现制备陶瓷基点阵复合材料的问题。四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料平板，由上面板、下面板以及在上下面板之间以点阵芯子进行周期排列的四棱锥胞元构成。制备方法：采用经聚碳硅烷浸渍的碳纤维穿插经聚碳硅烷浸渍的碳纤维布工艺制备出四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料平板的骨架，然后对骨架用聚碳硅烷浸渍后，固化，裂解处理，即得到四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料平板。本发明应用于降低噪音、屏蔽电磁辐射、抗冲击、隔热、降低热传导的领域。

主权项

四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料平板的制备方法，该四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料平板由上面板（1）、下面板（2）以及在上下面板之间以点阵芯子（3）进行周期排列而成的四棱锥胞元构成，所述的上面板（1）和下面板（2）为由Cf/SiC复合材料构成的平面，点阵芯子（3）为由Cf/SiC复合材料构成的杆件，其特征在于具体是按以下步骤完成的：一、将聚碳硅烷、二乙烯苯、二甲苯和四氢呋喃混合，得到浸渍液；其中，二乙烯苯与聚碳硅烷的质量比为（0.3～0.5）:1，二甲苯与聚碳硅烷的质量比为（0.05～0.1）:1，四氢呋喃与聚碳硅烷的质量比为（1～3）:1；二、在碳纤维布Ⅰ上打m行×n列个阵列通孔，得到打通孔的碳纤维布Ⅰ；在碳纤维布Ⅱ上打（m+1）行×（n+1）列个阵列通孔，得到打通孔的碳纤维布Ⅱ；打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔中的第1行第1列的通孔为A11，打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔中的第1行第2列的通孔为A12，以此类推，打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔中的第1行第j列的通孔为A1j；打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔中的第2行第1列的通孔为A21，以此类推，打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔中的第i行第1列的通孔为Ai1，同理，打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔中的第i行第j列的通孔为Aij；打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔中的第1行第1列的通孔为B11，打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔中的第1行第2列的通孔为B12，以此类推，打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔中的第1行第j列的通孔为B1j；打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔中的第2行第1列的通孔为B21，以此类推，打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔中的第i行第1列的通孔为Bi1，打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔中的第i行第j列的通孔为Bij，打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔中的第（i+1）行第（j+1）列的通孔为B(i+1)(j+1)；其中，打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔在行的方向中每相邻的两个通孔的中心距均相等，打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔在列的方向中每相邻的两个通孔的中心距均相等，同时，打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔在行的每相邻的两个通孔的中心距内与在列的方向中每相邻的两个通孔的中心距均相等；打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔在行的方向中每相邻的两个通孔的中心距均相等，打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔在列的方向中每相邻的两个通孔的中心距均相等，同时，打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔在行的每相邻的两个通孔的中心距内与在列的方向中每相邻的两个通孔的中心距均相等；打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔在行的方向中每相邻的两个通孔的中心距与打通孔的碳纤维布Ⅱ上的阵列通孔在行的方向中每相邻的两个通孔的中心距相等，所述的m≥2，n≥2，i≥1且i≤m，j≥1且j≤n，所有的通孔为相同的通孔径，通孔径大小为1mm～3mm，打通孔的碳纤维布Ⅰ上的阵列通孔在行的方向中每相邻的两个通孔的中心距为26 mm～30mm；三、将步骤二中得到的打通孔的碳纤维布Ⅰ与打通孔的碳纤维布Ⅱ，分别放入步骤一得到的浸渍液中在小于0.1MPa的真空条件下，浸渍2h～5h，得到浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ；四、将碳纤维放入步骤一得到的浸渍液中，在小于0.1MPa的真空条件下，浸渍2h～5h，然后，将浸渍后的碳纤维编织成束，得到浸渍的碳纤维束；五、将浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ和浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ平行放置，浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ与浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ的间距为40mm～60mm，其中，浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ的通孔A11在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ上的投影落在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ的通孔B11、B12、B21和B22所组成的正方形的中心上，浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ的通孔A12在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ上的投影落在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ的通孔B12、B13、B22和B23所组成的正方形的中心上，以此类推，浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ的通孔A1j在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ上的投影落在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ的通孔B1j、B1(j+1)、B2j和B2(j+1)所组成的正方形的中心上，浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ的通孔A21在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ上的投影落在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ的通孔B21、B22、B31和B32所组成的正方形的中心上，以此类推，浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ的通孔Ai1在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ上的投影落在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ的通孔Bi1、Bi2、B(i+1)1和B(i+1)2所组成的正方形的中心上，同理，浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ的通孔Aij在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ上的投影落在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ的通孔Bij、Bi(j+1)、B(i+1)j和B(i+1)(j+1)所组成的正方形的中心上；六、采用步骤四得到的浸渍的碳纤维束作为连接材料，将按步骤五中放置的浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ和浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ进行穿插连接，使浸渍的碳纤维束在浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ和浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ间构成周期排列的四棱锥胞元，得到四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料的骨架；七、另取碳纤维布，放入步骤一得到的浸渍液中，在小于0.1MPa的真空条件下，浸渍2h～5h，得到浸渍的碳纤维布；八、在步骤六得到四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料的骨架的浸渍的打通孔碳纤维布Ⅰ和浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ的外表面分别平铺上步骤七得到的碳纤维布，然后，在130℃～140℃下，平铺碳纤维布的浸渍的的打通孔碳纤维布Ⅰ和平铺碳纤维布的浸渍的打通孔碳纤维布Ⅱ的外表面分别施加1MPa～3MPa的机械压力，固化4h～8h，之后，放入真空炉中，抽真空至真空度小于0.001MPa后，再通入氮气至真空度为0.05MPa～0.1MPa，以10℃ /min～20℃/min的升温速率从室温升温至1100℃～1300℃，并保温10min～60min，即得到四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料初产品；九、浸渍、固化、裂解处理：将四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料初产品放入步骤一得到的浸渍液中在小于0.1MPa的真空条件下，浸渍2h～5h，放入烘干箱中，在110℃～160℃下，固化4h～8h，然后，放入真空炉中，抽真空至真空度小于0.001MPa后，再通入氮气至真空度为0.05MPa～0.1MPa，以10℃/min～20℃/min的升温速率从室温升温至1100℃～1300℃，并保温10min～60min，即得到四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料中间体；十、将步骤九得到的四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料中间体重复步骤九的浸渍、固化、裂解处理操作，直至四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料中间体在一次重复处理操作后相对于在同一次重复处理操作前增重小于1%时，即得到了四棱锥构型Cf/SiC点阵复合材料平板。