CN112723886B - 一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法 - Google Patents

一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112723886B
CN112723886B CN202011506825.2A CN202011506825A CN112723886B CN 112723886 B CN112723886 B CN 112723886B CN 202011506825 A CN202011506825 A CN 202011506825A CN 112723886 B CN112723886 B CN 112723886B
Authority
CN
China
Prior art keywords
based polymer
silicon
coating
preparing
metal organic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011506825.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112723886A (zh
Inventor
付前刚
张育育
孙佳
郭凌翔
闫宁宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202011506825.2A priority Critical patent/CN112723886B/zh
Publication of CN112723886A publication Critical patent/CN112723886A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112723886B publication Critical patent/CN112723886B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/52—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite
    • C04B35/524—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbon, e.g. graphite obtained from polymer precursors, e.g. glass-like carbon material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/5607—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
    • C04B35/5611—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on titanium carbides
    • C04B35/5615—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on titanium carbides based on titanium silicon carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5057—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5057—Carbides
    • C04B41/5059—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
    • C04B41/87—Ceramics

Abstract

本发明涉及一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，采用schlenk技术制备高熔点、高电导、高强度的金属有机盐改性硅基聚合物，并在一定的温度下进行交联固化和裂解，再在合适的温度进行热处理以得到具有一定纳米结构的非晶陶瓷粉体。第二步是将所得到的粉体进行处理采用大气等离子喷涂或悬浮等离子喷涂快速制备涂层材料。其原理是金属有机盐与硅基聚合物反应合成单源前驱体，再通过热喷涂技术实现涂层的制备。由于硅基聚合物嫁接后可形成超高熔点非晶陶瓷相从而提高其抗烧蚀性，同时聚合物转化陶瓷形成导电相嵌在非晶基体的纳米网络提高其吸波性能，从而使制备的涂层兼具结构、性能一体化。

Description

一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法
技术领域
本发明属于聚合物转化陶瓷与涂层制备技术相结合制备结构功能一体化涂层在复合材料、抗烧蚀材料、吸波材料等领域的应用，涉及一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，是一种设计性强、适用性广的高强、低蚀、吸波的结构功能一体化材料的制备方法。
背景技术
随着国家发展战略需求的不断提高和国防技术的快速发展，轨道交通、无线通信、航空航天飞行器和冶金等领域用材料的服役环境越来越严苛，对高温结构功能一体化材料在实际使用当中的性能考核更加苛刻。作为一种有潜力的耐烧蚀和吸波一体化材料，聚合物转化陶瓷不但具有陶瓷材料强度高，质量轻，耐高温等特点，同时具有设计性强，加工适用性广等优点。目前使用最广的聚合物转化陶瓷(PDCs)大多为硅基陶瓷，在900-1500℃裂解和高温热处理的过程中，通过控制热处理温度可使陶瓷从非晶态向晶态转化，对于超高温耐烧蚀材料而言，当陶瓷处于非晶的状态可减少晶界从而控制在超高温环境中阻碍氧气向内部的扩散，实现一定的抗烧蚀性能。同时在热处理过程中可析出导电相SiC相和C相，实现导电第二相在非晶基体中均匀分散的特殊纳米结构，同时伴随物理性能的变化，这种纳米结构和物理性能的变化使得结构陶瓷兼具不同介电性能。然而，单一的硅基聚合物(如聚碳硅烷、、聚氮硅烷等等)仅仅通过热处理工艺难以大幅提高其抗烧蚀性能和吸波性能，而加入微量的改性组元可使其性能得到改善。因此，对聚合物转化陶瓷进行不同组元的改性从而实现抗烧蚀性能和电磁性能的优化具有重要的研究意义。
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，本发明提出一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法。
技术方案
一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将金属有机盐以10～50wt.％含量与硅类聚合物混合，在70～100℃下搅拌3～10h后在120～350℃进行交联固化3～24h，在900～1300℃裂解2～5h后在1300～2000℃温度下进行热处理得到聚合物转化陶瓷；
所述裂解和热处理阶段：升温速率为2-10℃/s至900℃-2000℃，保护气气流量为0.1-0.5m3/h；
步骤2：将聚合物转化陶瓷与碳化锆陶瓷混合并进行造粒处理或悬浮液的制备，再采用热喷涂技术在基体材料上制备PDCs改性的涂层；
造粒处理成圆球状，粒径为200-300目；
所述热喷涂工艺参数：喷涂电流为400-425A，喷涂电压为120-125V，氩气流量为70-80L/min，氢气流量为2-15L/min，送粉速率为20-50g/min，喷涂距离为80-100mm。
所述聚合物转化陶瓷与碳化锆陶瓷以任意比例混合。
所述基体材料为C/C-SiC或石墨。
所述金属有机盐购买或制备。
所述金属有机盐的制备：将正丙醇锆-70wt.％正丙醇溶液、钛酸四丁酯、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪一种或多种与在冰浴0℃下加入1～3wt.％胺类催化剂二乙胺，反应2～5h后，再加入与负离子等摩尔的乙酰丙酮配体，在70～100℃下反应2～5h，得到金属有机盐。
所述金属有机盐的制备：金属氯化物与负离子等摩尔的小分子醇正丙醇混合，再在真空下除去小分子醇溶剂即得到金属有机盐。
有益效果
本发明提出的一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，采用两步法制备一种设计性强、适用性广的高强、低蚀、吸波的结构功能一体化材料。首先第一步采用schlenk技术制备高熔点、高电导、高强度的金属有机盐改性硅基聚合物，并在一定的温度下进行交联固化和裂解，再在合适的温度进行热处理以得到具有一定纳米结构的非晶陶瓷粉体。第二步是将所得到的粉体进行处理采用大气等离子喷涂或悬浮等离子喷涂快速制备涂层材料。其原理是金属有机盐与硅基聚合物反应合成单源前驱体，再通过热喷涂技术实现涂层的制备。由于硅基聚合物嫁接后可形成超高熔点非晶陶瓷相从而提高其抗烧蚀性，同时聚合物转化陶瓷形成导电相嵌在非晶基体的纳米网络提高其吸波性能，从而使制备的涂层兼具结构、性能一体化。
第一步采用schlenk技术制备高熔点、高电导、高强度的金属有机盐改性硅基聚合物，并在一定的温度下进行交联固化和裂解，再在合适的温度进行热处理以得到具有一定纳米结构的非晶陶瓷粉体。第二步是将所得到的粉体进行处理采用大气等离子喷涂或悬浮等离子喷涂快速制备涂层材料。通过控制第一步中的合成原料可实现各种不同金属有机盐对聚合物的改性。如采用正丙醇锆、正丙醇铪、钛酸四丁酯、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪、乙酰丙酮铬、乙酰丙酮钼和乙酰丙酮镧等，以及采用金属氯化物与小分子醇、胺类催化剂和配体进行反应可得到目标的金属有机盐。同时可通过控制金属有机盐与硅类聚合物的比例以及热处理温度得到目标的纳米复合材料和微结构。第二步利用喷涂的快速、设计性强、适用性广的特点将改性后的陶瓷以固体或悬浮态进行送粉实现喷涂涂层的制备。可以通过控制喷涂参数实现厚度均一，成分均匀，涂层结构可控的单一涂层和多层涂层的制备，以期获得最优涂层组分和结构，实现各项性能协调、优异的高强、低蚀、吸波的结构功能一体化复合材料。
该方法制备工艺简单、成本低、效率高、质量可靠性高，特别适合于快速批量生产且复合材料的可设计性强，满足结构功能一体化的设计目标。该复合材料可兼具高强、耐烧蚀和吸波等优点，可广泛应用于热防护材料领域，具有很强的结构功能设计性，有很大的发展潜力。
附图说明
图1：本发明改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法工艺流程图
图2：本发明制备金属有机盐改性聚合物的schlenk装置图
1—冷肼，2—杜瓦瓶，3—三颈瓶，4—恒温磁力搅拌器，5—冷凝器，6—双排管，7—鼓泡器，8—压力表，9—孟氏洗瓶。
图3：实例1中有机金属盐改性聚碳硅烷制备ZrC+PDCs(SiC、SiTiC)喷涂涂层的SEM图
a)ZrC+SiC；b)ZrC+SiTiC
图4：实例1中有机金属盐改性聚碳硅烷制备ZrC+PDCs(SiC、SiTiC)喷涂涂层大流量烧蚀后的表面形貌图
a)ZrC+SiC；b)ZrC+SiTiC
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例1
首先，称量3.5g聚碳硅烷于三颈瓶中，并加入磁子和沸石，将schlenk设备的各磨口接头涂抹上一定量的真空油脂并连接好设备，将杜瓦瓶置于设备当中的冷陷下面，并在杜瓦瓶中装入液氮进行封口，再打开真空泵抽真空以除去设备当中的空气和玻璃壁内的水汽，直至真空度在-0.9～-1.0mpa范围时关闭真空泵进行保压确保设备的气密性良好。此时再打开氩气开关，调整氩气流量可根据鼓泡器的出气量选择合适的流量保证气流稳定。此时缓慢打开双排管上的阀门至抽真空一侧至三颈瓶内的真空度与设备其他位置的真空度保持一致且稳定，再将双排管的阀门缓慢转到充氩气一侧将三颈瓶内的气压充至常压，此时可通过设备当中的孟氏洗瓶的硅油流向判断是否至常压。重复上述抽真空充氩气的步骤反复三次以保证反应瓶中是无水无氧的环境。
此时将氩气流量开大，将三颈瓶另一端的接头打开小缝加入称量好的30ml的二甲苯并迅速关闭接头进行密封，然后打开磁力搅拌20-60min直至聚碳硅烷全部溶解，再将接头打开加入14.4ml的钛酸四丁酯并迅速关闭接头进行密封，此时应调小氩气流量，打开加热按钮使反应瓶中温度保持在80℃反应3h，然后将反应瓶的温度保持在60℃打开冷凝装置上的循环水，缓慢打开抽真空开关除溶剂，当中应随时添加杜瓦瓶中的液氮以保证所蒸发的溶剂能够收集在冷陷当中，避免溶剂进入真空泵损伤设备。蒸完溶剂后将温度调至140℃保温9h进行交联固化可得到固化后的聚合物。
将以上制备好的聚合物移出三颈瓶，进行称重后放入刚玉坩埚中进行称量和密封，然后将其放入管式炉中开始抽真空并检查炉体气密性，若无漏气后充氩气，再抽真空充氩气三次以降低炉体内空气含量；然后设置程序，全程以氩气为保护气，氩气流量为60L/min，升温速率为5℃/min，恒温时间和温度分别为5h和1000℃进行裂解，开始降温，等炉体温度降至室温后取样称重并记录数据。将裂解后的陶瓷载放入更高温度的热处理炉中进行热处理，操作步骤同上，保温时间和温度为2h和1400℃，然后随炉降温进行称重并记录数据。
将所得到的聚合物转化陶瓷和市购的碳化锆以7:3的质量比混合，加入同质量的PVA溶液，并加入水和酒精进行球磨4h，再在造粒机中进行球化处理，设置造粒机的喷头温度为300-330℃，出粉口温度为100℃，然后将所得的粉进行筛分，选择200-300目的粉体。将其放入到喷涂设备当中的送粉器中，固定好基体材料于固定架上，打开冷却水、氩气和氢气开关，调整喷涂参数开始喷涂，所得涂层厚度为100-300μm，即得到成分可控，厚度可调，结构多变的集抗烧蚀与吸波性能一体化的复合材料。
实施例2
首先，称量4mol氯化铪和1mol氯化钽于三颈瓶中，并加入磁子和沸石，将schlenk设备的各磨口接头涂抹上一定量的真空油脂并连接好设备，将杜瓦瓶置于设备当中的冷陷下面，并在杜瓦瓶中装入液氮进行封口，再打开真空泵抽真空以除去设备当中的空气和玻璃壁内的水汽，直至真空度在-0.9～-1.0mpa范围时关闭真空泵进行保压确保设备的气密性良好。此时再打开氩气开关，调整氩气流量可根据鼓泡器的出气量选择合适的流量保证气流稳定。此时缓慢打开双排管上的阀门至抽真空一侧至三颈瓶内的真空度与设备其他位置的真空度保持一致且稳定，再将双排管的阀门缓慢转到充氩气一侧将三颈瓶内的气压充至常压，此时可通过设备当中的孟氏洗瓶的硅油流向判断是否至常压。重复上述抽真空充氩气的步骤反复三次以保证反应瓶中是无水无氧的环境。
此时在三颈瓶下的固定容器中放入冰块至反应瓶中温度为0℃，然后将氩气流量开大，将三颈瓶另一端的接头打开小缝加入称量好的5mol正丙醇和微量的二乙胺并迅速关闭接头进行密封，然后打开磁力搅拌3h，再将接头打开加入5mol的乙酰丙酮并迅速关闭接头进行密封，此时应调小氩气流量，打开加热按钮使反应瓶中温度保持在80℃反应3h，再打开接头加入聚氮硅烷在80℃搅拌6h，然后将反应瓶的温度保持在60℃打开冷凝装置上的循环水，缓慢打开抽真空开关除溶剂，当中应随时添加杜瓦瓶中的液氮以保证所蒸发的溶剂能够收集在冷陷当中，避免溶剂进入真空泵损伤设备。蒸完溶剂后将温度调至140℃保温2h，再升至170℃保温2h，再升至300℃保温2h，进行分阶段交联固化可得到固化后的聚合物。
将以上制备好的聚合物移出三颈瓶，进行称重后放入刚玉坩埚中进行称量和密封，然后将其放入管式炉中开始抽真空并检查炉体气密性，若无漏气后充氩气，再抽真空充氩气三次以降低炉体内空气含量；然后设置程序，全程以氩气为保护气，氩气流量为60L/min，升温速率为5℃/min，恒温时间和温度分别为2h和1000℃进行裂解，开始降温，等炉体温度降至室温后取样称重并记录数据。将裂解后的陶瓷载放入更高温度的热处理炉中进行热处理，操作步骤同上，保温时间和温度为2h和1700℃，然后随炉降温进行称重并记录数据。
将所得到的聚合物转化陶瓷和市购的碳化锆以5:5的质量比混合，加入同质量的PVA溶液，并加入水和酒精进行球磨4h，再在造粒机中进行球化处理，设置造粒机的喷头温度为300-330℃，出粉口温度为100℃，然后将所得的粉进行筛分，选择200-300目的粉体。将其放入到喷涂设备当中的送粉器中，固定好基体材料于固定架上，打开冷却水、氩气和氢气开关，调整喷涂参数开始喷涂，所得涂层厚度为100-300μm，即得到成分可控，厚度可调，结构多变的集抗烧蚀与吸波性能一体化的复合材料。
实施例3
首先，称量0.4mol乙酰丙酮锆和0.1mol乙酰丙酮钛和0.3mol聚碳硅烷溶解于二甲苯中倒入三颈瓶中，并加入磁子和沸石，将schlenk设备的各磨口接头涂抹上一定量的真空油脂并连接好设备，将杜瓦瓶置于设备当中的冷陷下面，并在杜瓦瓶中装入液氮进行封口，再打开真空泵抽真空以除去设备当中的空气和玻璃壁内的水汽，直至真空度在-0.9～-1.0mpa范围时关闭真空泵进行保压确保设备的气密性良好。此时再打开氩气开关，调整氩气流量可根据鼓泡器的出气量选择合适的流量保证气流稳定。此时缓慢打开双排管上的阀门至抽真空一侧至三颈瓶内的真空度与设备其他位置的真空度保持一致且稳定，再将双排管的阀门缓慢转到充氩气一侧将三颈瓶内的气压充至常压，此时可通过设备当中的孟氏洗瓶的硅油流向判断是否至常压。重复上述抽真空充氩气的步骤反复三次以保证反应瓶中是无水无氧的环境。
此时打开氩气开关，打开加热按钮使反应瓶中温度保持在80℃反应3h，然后将反应瓶的温度保持在60℃打开冷凝装置上的循环水，缓慢打开抽真空开关除溶剂，当中应随时添加杜瓦瓶中的液氮以保证所蒸发的溶剂能够收集在冷陷当中，避免溶剂进入真空泵损伤设备。蒸完溶剂后将温度调至300℃保温2h进行交联固化可得到固化后的聚合物。
将以上制备好的聚合物移出三颈瓶，进行称重后放入刚玉坩埚中进行称量和密封，然后将其放入管式炉中开始抽真空并检查炉体气密性，若无漏气后充氩气，再抽真空充氩气三次以降低炉体内空气含量；然后设置程序，全程以氩气为保护气，氩气流量为60L/min，升温速率为5℃/min，恒温时间和温度分别为2h和1000℃进行裂解，开始降温，等炉体温度降至室温后取样称重并记录数据。
将所得到的聚合物转化陶瓷与所购的硅溶胶和酒精以30g：1L：0.5L的比例混合并进行球磨4h形成悬浮液，将其用蠕动泵送至导管连接至喷涂的内喷头中进行送液，固定好基体材料于固定架上，打开冷却水、氩气和氢气开关，调整喷涂参数开始喷涂，所得涂层厚度为100-300μm，即得到成分可控，厚度可调，结构多变的集抗烧蚀与吸波性能一体化的复合材料。
所有实施事例中聚碳硅烷由由中科院化学所提供；聚乙烯醇(PVA)：中聚合度，醇解度：99.8-100％，购买于天津市科密欧化学试剂有限公司；氮气(N2)和氩气(Ar)纯度为≥99.99％，生产单位为西安卫光气体产品有限公司。

Claims (6)

1.一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将金属有机盐以10~50wt.%含量与硅类聚合物混合，在70~100 ℃下搅拌3~10 h后在120~350 ℃进行交联固化3~24 h，在900~1300 ℃裂解2~5 h后在1300~2000 ℃温度下进行热处理得到聚合物转化陶瓷；
所述裂解和热处理阶段：升温速率为2-10 ℃/s至900 ℃-2000 ℃，保护气气流量为0.1-0.5 m3/h；
步骤2：将聚合物转化陶瓷与碳化锆陶瓷混合并进行造粒处理或悬浮液的制备，再采用热喷涂技术在基体材料上制备PDCs改性的涂层；
造粒处理成圆球状，粒径为200-300目；
所述热喷涂工艺参数：喷涂电流为400-425 A，喷涂电压为120-125 V，氩气流量为70-80 L/min，氢气流量为2-15 L/min，送粉速率为20-50 g/min，喷涂距离为80-100 mm。
2.根据权利要求1所述改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，其特征在于：所述聚合物转化陶瓷与碳化锆陶瓷以任意比例混合。
3.根据权利要求1所述改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，其特征在于：所述基体材料为C/C-SiC或石墨。
4.根据权利要求1所述改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，其特征在于：所述金属有机盐购买或制备。
5.根据权利要求1或4所述改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，其特征在于：所述金属有机盐的制备：将正丙醇锆- 70 wt. %正丙醇溶液、钛酸四丁酯、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮铪一种或多种与在冰浴0 ℃下加入1~3wt.% 胺类催化剂二乙胺，反应2~5 h后，再加入与负离子等摩尔的乙酰丙酮配体，在70~100 ℃下反应2~5 h，得到金属有机盐。
6.根据权利要求1或4所述改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法，其特征在于：所述金属有机盐的制备：金属氯化物与负离子等摩尔的小分子醇正丙醇混合，再在真空下除去小分子醇溶剂即得到金属有机盐。
CN202011506825.2A 2020-12-18 2020-12-18 一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法 Active CN112723886B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011506825.2A CN112723886B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011506825.2A CN112723886B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112723886A CN112723886A (zh) 2021-04-30
CN112723886B true CN112723886B (zh) 2022-08-05

Family

ID=75603194

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011506825.2A Active CN112723886B (zh) 2020-12-18 2020-12-18 一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112723886B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102268135A (zh) * 2011-06-16 2011-12-07 中国人民解放军国防科学技术大学 一种Zr-C-Si聚合物陶瓷先驱体及其制备方法与应用
CN105669982A (zh) * 2016-01-22 2016-06-15 中国人民解放军国防科学技术大学 一种有机金属聚合物复相陶瓷先驱体及其制备方法与应用
DE102015201119A1 (de) * 2015-01-23 2016-07-28 Technische Universität Chemnitz Herstellungsverfahren von Keramikmatrix-Halbzeugen
CN106977223A (zh) * 2017-04-10 2017-07-25 中南大学 陶瓷改性及具有陶瓷涂层的c/c复合材料及其制备方法
CN108530110A (zh) * 2018-06-08 2018-09-14 中南大学 一种c/c复合材料的超高温陶瓷涂层及其制备方法
CN110563955A (zh) * 2019-10-24 2019-12-13 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种液态可固化金属基聚碳硅烷及其制备方法
CN111646813A (zh) * 2020-06-11 2020-09-11 西北工业大学 一种吸波型聚合物转化硅碳氮陶瓷的低温制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102268135A (zh) * 2011-06-16 2011-12-07 中国人民解放军国防科学技术大学 一种Zr-C-Si聚合物陶瓷先驱体及其制备方法与应用
DE102015201119A1 (de) * 2015-01-23 2016-07-28 Technische Universität Chemnitz Herstellungsverfahren von Keramikmatrix-Halbzeugen
CN105669982A (zh) * 2016-01-22 2016-06-15 中国人民解放军国防科学技术大学 一种有机金属聚合物复相陶瓷先驱体及其制备方法与应用
CN106977223A (zh) * 2017-04-10 2017-07-25 中南大学 陶瓷改性及具有陶瓷涂层的c/c复合材料及其制备方法
CN108530110A (zh) * 2018-06-08 2018-09-14 中南大学 一种c/c复合材料的超高温陶瓷涂层及其制备方法
CN110563955A (zh) * 2019-10-24 2019-12-13 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种液态可固化金属基聚碳硅烷及其制备方法
CN111646813A (zh) * 2020-06-11 2020-09-11 西北工业大学 一种吸波型聚合物转化硅碳氮陶瓷的低温制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112723886A (zh) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108257925B (zh) 一种硅化金刚石/SiC复合材料的制备方法
CN106588019B (zh) 一种HfxTa1-xC合金前驱体的制备方法及其得到的HfxTa1-xC合金
CN110396003B (zh) 一种多元掺杂改性二硼化锆-碳化硅涂层的制备方法
CN103409732B (zh) 一种金刚石表面金属化的复合处理方法
CN108033801B (zh) 氮化硅纳米线增强多孔氮化硅复合材料及其制备方法
WO2017036082A1 (zh) 高导热聚合物复合材料及其制备方法和应用
CN111056826A (zh) 具有超高温稳定性的γ型高熵稀土双硅酸盐及其制备方法
CN111925194A (zh) 一种耐高温高性能气凝胶复合材料及其制备方法
CN102400001B (zh) 一种原位金属间化合物颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN106588020B (zh) 一种HfxTa1-xC合金前驱体的制备方法及其得到的HfxTa1-xC合金
CN109265687B (zh) 一种含异质元素聚碳硅烷的制备方法
CN110396002B (zh) 一种高温抗氧化耐烧蚀非氧化物基致密涂层的制备方法
CN111004034B (zh) 碳化硅陶瓷及其制备方法和半导体零件
CN111943654B (zh) 一种耐高温抗辐射气凝胶复合材料及其制备方法
CN110117732B (zh) 一种在空心微珠表面包覆MgO保护层的方法
CN112935249B (zh) 一种金刚石/金属基复合材料的高效制备方法
CN113800935B (zh) 一种原位自生SiC(nw,np)-ZrB2-ZrC改性碳/碳复合材料的制备方法
CN103724046B (zh) 一种SiC泡沫及其制备方法
CN102610531A (zh) 一种金刚石-硅复合封装材料的制备方法
CN114368981A (zh) 石墨类材料及工件抗氧化处理技术和应用
CN102603344B (zh) 一种碳化硅晶须增韧二硼化锆陶瓷的制备工艺
CN112723886B (zh) 一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法
CN111470867B (zh) 一种碳化锆陶瓷空心微球及其制备方法
CN102303978A (zh) 一种制备高强度多孔碳化硅陶瓷的方法
CN114213155B (zh) 一种二硼化铪-碳化硅-二硅化钽-氧化钆复合涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant