一种耐高温复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及耐高温复合材料领域，尤其涉及一种耐高温复合材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)将纤维束编织得到纤维软管，纤维束为SiC纤维束和/或C纤维束和/或SiO2纤维束；(2)所述纤维软管经浸渍、交联，得到复合材料预制体；(3)所述复合材料预制体经二次浸渍、二次交联、裂解处理，并以二次浸渍

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及耐高温复合材料领域，尤其涉及一种耐高温复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着社会生产力的发展，人类对能源的需求与日俱增，现代社会耗能如此巨大以至于矿物能源面临枯竭险境。为避免能源危机的降临，新能源的开发迫在眉睫。与传统能源相比，光伏拥有无与伦比的优势。首先，太阳能资源充足丰富且没有消耗、替代和交换问题，只需提供设备运转的小部分维护费用；其次，系统是模块化组合式的，可以迅速安装在任何地方，在生产过程中没有噪音、有害排放物和有害气体产生。
[0003]目前，光伏电池制造设备中用于高温氧化条件下承重的核心零部件主要采用石英和SiC陶瓷材料制备。其中，石英材料的力学性能较差，SiC陶瓷是一种以SiC为主要成分的材料。SiC分子结构中原子键合方式赋予该材料优异的耐高温性能，同时也决定了其在低温下不会发生原子错位移动，导致该材料脆性大、可加工性较差、对裂纹敏感、具有灾难性损毁等致命性缺陷，从而限制了其作为耐高温材料的应用。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种耐高温复合材料及其制备方法和应用，解决陶瓷材料脆性大、可加工性较差、对裂纹敏感、具有灾难性损毁等致命性缺陷，限制了其作为耐高温材料应用的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种耐高温复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将纤维束编织得到纤维软管；
[0008](2)所述纤维软管经浸渍、交联，得到复合材料预制体；
[0009](3)所述复合材料预制体经二次浸渍、二次交联、裂解处理，并以二次浸渍
‑
二次交联
‑
裂解过程为一个循环周期重复处理，即得耐高温复合材料；
[0010]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(1)中所述纤维束为SiC纤维束、C纤维束、SiO2纤维束等耐高温纤维束。
[0011]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(1)中将两个纤维束纱锭按单个交替排列、隔行交替排列或隔列交替排列中的任意一种方式进行排布后编织。
[0012]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(2)中浸渍前，将所述纤维软管套设于所述石墨棒外侧，且所述石墨棒外侧贴附有脱模纸。
[0013]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(2)中所述浸渍溶液为LPVCS液体前驱体，浸渍时间为6
‑
10h；进一步优选的，所述浸渍条件为室温真空环境。
[0014]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(2)中所述交联温度为150
‑
200℃，交联保温时间为1
‑
3h；
[0015]进一步优选的，所述交联过程是以1℃/min的升温速率从室温升至150
‑
200℃。
[0016]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(3)中所述二次浸渍溶液为LPVCS液体前驱体，浸渍时间为6
‑
10h；进一步优选的，所述浸渍条件为室温真空环境；
[0017]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(3)中所述交联温度为150
‑
200℃，交联保温时间为1
‑
3h；
[0018]进一步优选的，所述二次交联过程是以1℃/min的升温速率从室温升至150
‑
200℃。
[0019]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(3)中所述裂解温度为1100
‑
1500℃，裂解保温时间为1
‑
3h；
[0020]进一步优选的，所述裂解过程是以10℃/min的升温速率从室温升至1300
‑
1500℃。
[0021]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(3)中所述裂解过程结束后，重新贴覆脱模纸，继续二次浸渍
‑
二次交联
‑
裂解过程并重复循环至耐高温复合材料完全致密；
[0022]进一步优选的，重复二次浸渍
‑
二次交联
‑
裂解过程循环周期为8
‑
10次。
[0023]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，还包括以下步骤：(4)对所述耐高温复合材料表面沉积SiC涂层；
[0024]优选的，在上述耐高温复合材料的制备方法中，步骤(4)中以三氯甲基硅烷为先驱体，以氢气为载气，H2流量为1
‑
3L/min；以氩气为稀释气体，氩气流量为200
‑
400mL/min；所述沉积温度900
‑
1100℃，升温速率5℃/min，沉积压力1
‑
3kPa，沉积时间为5
‑
10h。
[0025]另外，本专利技术还提供了一种由上述方法制备得到的耐高温复合材料。
[0026]以及提供了一种由上述方法制备得到的耐高温复合材料在光伏设备中核心零部件材料中的应用。
[0027]本专利技术提供了一种耐高温复合材料及其制备方法和应用，与现有技术相比，其有益效果在于：
[0028]本专利技术提出的耐高温复合材料，不仅保持了陶瓷基体的耐高温、抗氧化、低孔隙率、高比强度、气密性良好等优异特性，还有效克服了陶瓷脆性大的缺陷，表现出优异的损伤容限、高度可预测失效性及复杂结构近净成型等性能，且不会污染反应室内的气体和电池材料，可应用于制备各种尺寸的圆管，更可作为光伏设备核心零部件结构，工艺简单、便于成型。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例1编织出的单层SiC纤维软管照片；
[0030]图2为本专利技术实施例制备耐高温复合材料所用的石墨模具照片；
[0031]图3为本专利技术实施例1制备的直径18mm长170mm单层SiC
f
/SiC圆管照片；
[0032]图4为本专利技术实施例2制备的直径10mm长300mm单层SiC
f
/SiC圆管照片；
[0033]图5为本专利技术实施例3编织出的双层SiO
2f
/SiC
f
/SiC纤维软管照片。
具体实施方式
[0034]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]实施例1
[0036]本实施例提供了一种单层圆管SiC
f
/SiC复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0037](1)采用KD
‑
II型SiC纤维编织软管SiC
f
/SiC复合材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将纤维束编织得到纤维软管；(2)所述纤维软管经浸渍、交联，得到复合材料预制体；(3)所述复合材料预制体经二次浸渍、二次交联、裂解处理，并以二次浸渍
‑
二次交联
‑
裂解过程为一个循环周期重复处理，即得耐高温复合材料；所述步骤(1)中的纤维束为SiC纤维束和/或C纤维束和/或SiO2纤维束。2.如权利要求1所述的耐高温复合材料的制备方法，其特征在于，将步骤(1)中所述纤维束纱锭按单个交替排列、隔行交替排列或隔列交替排列中的任意一种方式进行排布后编织。3.如权利要求1所述的耐高温复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述浸渍前，将所述纤维软管套设于石墨棒外侧，且所述石墨棒外侧贴附有脱模纸。4.如权利要求1所述的耐高温复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述浸渍溶液为LPVCS液体前驱体，浸渍时间为6
‑
10h；所述交联温度为150
‑
200℃，交联保温时间为1
‑
3h。5.如权利要求1所述的耐高温复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述二次浸渍溶液为LPVCS液体前驱体，浸渍时间为6
‑
10h；所述二次交联温度为150
‑
200℃，二次交联...

【专利技术属性】
技术研发人员：林佳继，庞爱锁，张武，刘群，朱太荣，
申请(专利权)人：深圳市拉普拉斯能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：