CN105273683B - 有机高温粘结剂及提高陶瓷材料有机高温粘结性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高陶瓷材料有机高温粘结性能的方法，以聚硅硼氮烷(PSNB)和聚鹏硅氮烷(PBSZ)作为粘结剂，以环氧树脂和聚硅氧烷(PSO)作为含氧分子添加剂。把PSNB与环氧树脂或者PSNB与PSO混合均匀，涂到陶瓷表面，抽过真空后，把两块陶瓷搭接在一起。本发明采用的粘结剂在1250，1400,1500℃均具有高的粘结强度，达到了高温下粘结剂的使用要求，对于大面积粘结可以达到理想效果，使任意部位的粘结剂氧化，提高粘结层的致密性，能够有效提高陶瓷材料有机高温粘结性能。
Description
技术领域
本发明属于有机高温粘结剂的制备工艺方法领域，具体涉及一种有机高温粘结剂及提高陶瓷材料有机高温粘结性能的方法。
背景技术
陶瓷材料具有优异的高温抗氧化性、高温机械强度、抗热震性能、低热膨胀系数、耐腐蚀等优异性能，被越来越多的应用于发动机、航空、航天等高温领域。但由于其天然脆性和低延展性，导致陶瓷材料难于制造大尺寸复杂结构材料。采用铆接或者螺栓连接都会导致应力集中，且增加了构件的质量。相比于机械连接方法，粘结连接不仅可以消除应力集中，同时减轻的构件的质量，使粘接界面整体承受载荷而实现结构性连接。因为有机高温粘结剂具有耐酸碱、稳定性好、粘接强度高等优异性能,所以其在高温粘结剂领域的应用与开发备受瞩目。但作为有机高分子材料，其在高温热处理过程中的裂解与反应不可避免。
高分子材料在高温热处理过程中，会裂解产生气体小分子，同时粘结层会产生裂纹和空隙，导致粘结强度太低，达不到粘结要求。为了愈合裂缝与孔隙，要在粘结剂中加入填料，通过裂解产生的小分子在空气中和填料的反应，来愈合这些缺陷，从而使粘结层致密完整，提高粘结强度。但这种解决方法仅适用于粘结面积小，空气能够进入粘结层内部，使粘结层完全氧化。但是当粘结面积大时，由于粘结层靠近空气部分会优先氧化，而在有限时间内足够的空气无法进入粘结层最中央位置，导致外层氧化后形成致密化的阻挡层，空气无法继续进入，粘结层中央位置不能充分氧化，使得粘结层外部致密，内部有缺陷，粘结强度不能满足要求。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种有机高温粘结剂及提高陶瓷材料有机高温粘结性能的方法，通过在粘结剂中引入含氧高分子提高粘结层致密化。解决了大面积粘结剂粘结中存在的粘结层中央不能氧化，导致应力分布不均匀，粘接强度低的问题。
技术方案
一种提高陶瓷材料有机高温粘结性能的粘结剂，其特征在于含有：聚硅硼氮烷PSNB或聚硼硅氮烷PBSZ为粘结剂，以环氧树脂或聚硅氧烷PSO为含氧添加剂；所述添加剂的质量分数为5～20％；粘结剂与添加剂混合制成。
一种提高陶瓷材料有机高温粘结性能的粘结剂，其特征在于含有：聚硅硼氮烷PSNB和聚硼硅氮烷PBSZ为粘结剂，以环氧树脂或聚硅氧烷PSO为含氧添加剂；三组分的质量分数比例为6～10∶1～4∶0.05～2；粘结剂与添加剂混合制成。
一种利用所述粘结剂提高陶瓷材料有机高温粘结性能的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将需要待粘接陶瓷超声清洗，干燥；
步骤2：将粘结剂涂到待粘结陶瓷的粘结表面，待粘结剂充分平铺在待粘结陶瓷的粘结表面后，将待粘结陶瓷放于真空环境中抽真空20～40分钟；
步骤3：然后将待粘结陶瓷的粘结表面相互搭接在一起，在粘结部位施加压力1～10KPa，放于烘箱中在100～200℃固化2～5个小时；
步骤4：再放到厢式炉中，当粘结剂为二种组份时，升温速率为1-8℃/min，于1250～1500℃高温热处理2～5小时；当粘结剂为三种组份时，升温速率为1-8℃/min，在1250～1500℃热处理2～5小时后，再在600～800℃热处理2～5小时。
所述待粘接陶瓷为氧化铝陶瓷。
有益效果
本发明提出的一种有机高温粘结剂及提高陶瓷材料有机高温粘结性能的方法，以聚硅硼氮烷(PSNB)和聚鹏硅氮烷(PBSZ)作为粘结剂，以环氧树脂和聚硅氧烷(PSO)作为含氧分子添加剂。把PSNB与环氧树脂或者PSNB与PSO混合均匀，涂到陶瓷表面，抽过真空后，把两块陶瓷搭接在一起。
本发明采用的粘结剂在1250，1400,1500℃均具有高的粘结强度，达到了高温下粘结剂的使用要求，对于大面积粘结可以达到理想效果，使任意部位的粘结剂氧化，提高粘结层的致密性，能够有效提高陶瓷材料有机高温粘结性能。
具体实施方式
现结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一
步骤一：对氧化铝陶瓷试样用水超声清洗后，干燥。同时把聚硅硼氮烷(PSNB)树脂和环氧树脂以不同比例混合，环氧树脂质量比：5％-15％。把树脂混合均匀后涂到陶瓷材料表面，待树脂混合粘结剂平铺在粘结表面后，抽真空，排出树脂中气泡，把两块陶瓷材料搭接。
步骤二：对搭接试样施加1-10KPa的载荷，放到烘箱中固化2h。
步骤三：把固化好试样放于厢式炉中，以1-8℃/min速率加热到1400℃热处理2-5小时。1400℃热处理后粘结强度为3-12Mpa。
实施例二
步骤一：对氧化铝陶瓷试样用水超声清洗后，干燥。同时把聚硅硼氮烷(PSNB)树脂和环氧树脂以不同比例混合，环氧树脂质量比：5％-20％。把树脂混合均匀后涂到陶瓷材料表面，待树脂混合粘结剂平铺在粘结表面后，抽真空，排出树脂中气泡，把两块陶瓷材料搭接。
步骤二：对固化的试样施加1-10Kpa的载荷，放于烘箱中固化3h。
步骤三：把搭接好试样放于厢式炉中，以1-8℃/min速率1500℃热处理2-5小时。1500℃热处理后粘结强度为5-15Mpa。
实施例三
步骤一：对氧化铝陶瓷试样用水超声清洗后，干燥。同时对聚硼硅氮烷(PBSZ)树脂和环氧树脂以一定比例混合。环氧树脂质量比：5％-20％。把树脂混合均匀后涂到陶瓷材料表面，待树脂混合粘结剂平铺在粘结表面后，抽真空，排出树脂中气泡，把两块陶瓷材料搭接。
步骤二：对搭接试样施加1-10Kpa的载荷，放于烘箱中固化3h。
步骤三：把固化好的试样放于厢式炉中，以2-8℃/min速率加热至1250℃热处理2-5小时。粘结强度为2-10Mpa。
实施例四
步骤一：对氧化铝陶瓷试样用水超声清洗后，干燥。同时把聚硼硅氮烷(PBSZ)树脂和聚硅氧烷以不同比例混合，环氧树脂质量比：5％-10％。把树脂混合均匀后涂到陶瓷材料表面，待树脂混合粘结剂平铺在粘结表面后，抽真空，排出树脂中气泡，把两块陶瓷材料搭接。
步骤二：对搭接试样施加1-8Kpa的载荷，放于烘箱中固化2h。
步骤三：把固化好的试样放于厢式炉中，以1-8℃/min速率1500℃热处理2-5小时。1500℃热处理后粘结强度为8-12Mpa。
实施例五
步骤一：对氧化铝陶瓷试样用水超声清洗后，干燥。同时把聚硅硼氮烷(PSNB)树脂、聚硼硅氮烷(PSNB)树脂和聚硅氧烷以不同比例混合，三者比例为7：3：1。把树脂混合均匀后涂到陶瓷材料表面，待树脂混合粘结剂平铺在粘结表面后，抽真空，排出树脂中气泡，把两块陶瓷材料搭接。
步骤二：对搭接试样施加1-10Kpa的载荷，放于烘箱中固化3.5h。
步骤三：把固化好的试样放于厢式炉中，以1-8℃/min速率于1250℃热处理2-5小时，再在600℃热处理3h。1250℃热处理后粘结强度为10-20Mpa。
Claims (4)
1.一种提高陶瓷材料有机高温粘结性能的粘结剂，其特征在于含有：聚硅硼氮烷PSNB或聚硼硅氮烷PBSZ为粘结剂，以环氧树脂为含氧添加剂；所述添加剂的质量分数为5～20％；粘结剂与添加剂混合制成。
2.一种提高陶瓷材料有机高温粘结性能的粘结剂，其特征在于含有：聚硅硼氮烷PSNB和聚硼硅氮烷PBSZ为粘结剂，以环氧树脂为含氧添加剂；三组分的质量分数比例为6～10∶1～4∶0.05～2；粘结剂与添加剂混合制成。
3.一种利用权利要求1或2所述粘结剂提高陶瓷材料有机高温粘结性能的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将需要待粘接陶瓷超声清洗，干燥；
步骤2：将粘结剂涂到待粘结陶瓷的粘结表面，待粘结剂充分平铺在待粘结陶瓷的粘结表面后，将待粘结陶瓷放于真空环境中抽真空20～40分钟；
步骤3：然后将待粘结陶瓷的粘结表面相互搭接在一起，在粘结部位施加压力1～10KPa，放于烘箱中在100～200℃固化2～5个小时；
步骤4：再放到厢式炉中，当粘结剂为二种组份时，升温速率为1-8℃/min，于1250～1500℃高温热处理2～5小时；当粘结剂为三种组份时，升温速率为1-8℃/min，在1250～1500℃热处理2～5小时后，再在600～800℃热处理2～5小时。
4.根据权利要求3所述提高陶瓷材料有机高温粘结性能的方法，其特征在于：所述待粘接陶瓷为氧化铝陶瓷。
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