以聚硅氮烷为前驱体制备碳纤维网胎增强碳化硅陶瓷基复合材料

摘要

本研究开发了一种经济型碳纤维网胎增强SiC复合材制备工艺。该技术采用机械混合法将乙烯基聚硅氮烷（ViLSZ，自制产品命名为PSZ-3112）基体树脂、碳化硅粉体与固化剂六亚甲基二异氰酸酯（HDI）混合制备成无溶剂浆料，以短切碳纤维网胎（C_w）为增强骨架，通过涂覆预浸—凝胶化—叠层—热压—烧结工艺流程成型复合材料。实验表明：HDI可有效催化ViLSZ树脂固化反应，其起始温度83.5℃，峰值温度118℃。最优工艺参数为：增强体C_w与浆料质量比1∶10,SiC/ViLSZ/HDI质量比1.0∶1.0∶0.2；凝胶过程在室温自发完成；热压阶段采用10 MPa压力、150℃温度环境。经高温烧结后，材料保持初始几何形态，密度≥1.75 g·cm^-3，扫描电镜观测显示纤维—基体界面结合良好。最终材料摩擦系数为0.25～0.40，磨损率为0.12 cm³·N^-1·m^-1～0.23 cm³·N^-1·m^-1。结果表明，以聚硅氮烷为前驱体可实现陶瓷基复合材料的快速成型。

关键词

短切碳纤维网胎 / 乙烯基聚硅氮烷 / 碳化硅陶瓷粉体 / 热压成型 / 陶瓷基复合材料