CN115038677A - 用于陶瓷基体复合材料的预浸料 - Google Patents

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杰罗姆·勒卢
F·M·L·维莱莫
C·希斯
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Abstract

一种预浸料,所述预浸料包含支撑物和热可逆可液化凝胶,所述支撑物由占其质量大于90%的陶瓷纤维构成,所述热可逆可液化凝胶至少部分覆盖所述陶瓷纤维的至少一部分,所述可液化凝胶包含:‑20%至60%的陶瓷颗粒,基于可液化凝胶体积按体积百分比计;‑0%至10%的金属颗粒,基于可液化凝胶体积按体积百分比计;‑0.2%至10%的热可逆水胶体,基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计;‑0%至7%的一种或多种其他成分、优选有机成分,基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计;‑至100%的剩余部分为水,所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒可以分别被陶瓷颗粒和金属颗粒的前体部分或全部替代,所述前体分别能够通过在大于200℃的温度下的热处理形成陶瓷颗粒和金属颗粒。

Description

用于陶瓷基体复合材料的预浸料
技术领域
本发明涉及意在特别用于制造陶瓷基体组分、特别是陶瓷基体复合材料或CMC的预浸料。本发明还涉及用于制造这种预浸料的方法,以及用于从所述预浸料制造陶瓷基体组分、特别是CMC的方法。
背景技术
陶瓷基体组分是一种主要由通过陶瓷基体粘合在一起的陶瓷纤维组成的产品。当它被烧结时,它被称为“CMC”。即使在高温下,CMC也表现出高的机械特性。
陶瓷基体组分可以通过将预浸料叠加来制造,每个预浸料由浸渍有陶瓷颗粒浆料的织物组成。预浸料是柔性的,以便能够呈现想要的形状。然后可以将它们干燥、优选烧结以形成CMC。
然而,由已长期储存或在恶劣条件下储存的预浸料制成的陶瓷基体组分、特别是CMC表现出降低的机械特性。
因此,持续需要表现出更好储存性的预浸料。
本发明旨在至少部分地满足这种需要。
发明内容
发明概述
根据本发明,该目的通过包含支撑物和热可逆可液化凝胶的预浸料来实现,所述支撑物由占其质量大于90%、大于95%和优选100%的陶瓷纤维构成,所述热可逆可液化凝胶至少部分覆盖所述陶瓷纤维的至少一部分,所述可液化凝胶包含:
-20%至60%的陶瓷颗粒,基于可液化凝胶体积按体积百分比计;
-0%至10%的金属颗粒,基于可液化凝胶体积按体积百分比计;
-0.2%至10%的热可逆水胶体,基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计;
-0%至7%的一种或多种其他成分、优选有机成分,基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计;
-至100%的剩余部分为水,
陶瓷颗粒和金属颗粒分别可以部分或全部被陶瓷颗粒和金属颗粒的前体(颗粒或其他形式)替代,这些前体分别能够通过在优选大于200℃、优选大于300℃、优选地大于400℃的温度下的热处理形成陶瓷颗粒和金属颗粒。
如将在描述的其余部分中更详细地看到的,本发明人已经发现这种预浸料即使在长时间储存之后仍保持其特性,特别是其可变形性和粘合特性。
不受该理论的束缚,本发明人相信可液化凝胶限制了支撑物的陶瓷纤维之间和/或支撑物上的流动,因此限制了陶瓷颗粒和金属颗粒的迁移。此外,水至少部分地保持被捕获在凝胶内,这限制了蒸发并使得可以保留随时间基本恒定的组成。因此,预浸料有利地保持均质。
此外,可液化凝胶的组成使其通过简单的加热再次变成液体,因此变得容易再次变形。然而,本发明人已发现该组成的特异性对陶瓷基体组分的特性、特别是所获得的CMC的特性无害。
可液化凝胶的这种转变是热可逆的,所获得的液体是简单通过冷却可凝胶化的液体。
预浸料因此仍然很好地适用于制造陶瓷基体组分,特别是CMC。
最后,水的保留限制或甚至消除了在制造陶瓷基体组分期间添加水的需要。结果是有利地简化了用于制造陶瓷基体组分的方法。
根据本发明的预浸料还可以包括以下任选和优选特征中的一者或多者:
-可液化凝胶包含:
-陶瓷颗粒,基于可液化凝胶体积按体积百分比计的量大于25%并且小于55%;和/或
-金属颗粒,基于可液化凝胶体积按体积百分比计的量大于0.5%并且小于9%;和/或
-热可逆水胶体,基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计的量大于0.4%并且小于7%;和/或
-一种或多种其他成分、优选有机成分,基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计的量大于0.5%并且小于6%;
-热可逆水胶体的基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计的量为大于0.5%并且小于4%,和/或其他成分是有机的并且选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;
-可液化凝胶的陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的一种或多种氧化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种氮化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种碳化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种硼化物构成的颗粒,以及这些颗粒的混合物;
-可液化凝胶的热可逆水胶体选自明胶、琼脂、角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物、帚叉藻和糖的混合物、魔芋胶和黄原胶的混合物(优选质量比大于0.8且小于1.2)、刺槐豆胶和黄原胶的混合物(优选质量比大于0.67且小于1.5)、及壳聚糖和果胶的混合物(优选具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8);
-可液化凝胶的大于90体积%的陶瓷颗粒由占其质量大于90%的一种或多种氧化物构成;
-可液化凝胶的热可逆水胶体选自明胶、壳聚糖和果胶的混合物(优选具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8),优选明胶;
-在可液化凝胶中,“其他成分”的质量与热可逆水胶体的质量的比率小于1、优选小于0.9、优选小于0.8、优选小于0.6、优选小于0.4,热可逆水胶体和“其他成分”的量以基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比表示;
-在可液化凝胶中,可液化凝胶的增塑剂(优选多元醇)的质量与热可逆水胶体的质量的比率小于1、优选小于0.9、优选小于0.8、优选小于0.6、优选小于0.4,热可逆水胶体和增塑剂的量表示为基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计;
-在可液化凝胶中,按体积计的水含量是大于40%,优选大于50%,和/或优选小于70%,优选小于60%;
-在可液化凝胶中,热可逆水胶体和有机“其他成分”的总含量、优选热可逆水胶体和“其他成分”的总含量小于15%,优选小于10%,优选小于7%,优选小于5%,基于可液化凝胶的陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计;
-大于95体积%的陶瓷颗粒由占其质量大于99%的一种或多种氧化物构成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;
-支撑物的大于90数量%的陶瓷纤维(任选地以纱线形式组装)具有大于10mm的长度以及大于2μm且小于50μm的在半长处测量的等效直径;
-支撑物的陶瓷纤维由占其质量大于90%的一种或多种氧化物和/或一种或多种氮化物和/或一种或多种碳化物和/或一种或多种硼化物和/或碳构成;
-支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,并且所述纱线或大于50%的纱线或陶瓷纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆;
-支撑物的任选地以纱线的形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于95%的一种或多种氧化物构成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;
-支撑物的任选以纱线形式组装的陶瓷纤维选自玻璃纤维、无定形二氧化硅纤维、刚玉纤维、莫来石纤维、莫来石-刚玉纤维及其混合物;
-支撑物由多个叠加的网、优选大于2个网且小于10个网构成;
-在可液化凝胶中,
-陶瓷颗粒的基于可液化凝胶体积按体积百分比计的量大于25%且小于55%,所述陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的一种或多种氧化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种氮化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种碳化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种硼化物构成的颗粒,以及这些颗粒的混合物;整个所述陶瓷颗粒表现出按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,并且第99百分位数D99小于50μm;和
-热可逆水胶体以基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.4%且小于9%的量存在;所述热可逆水胶体选自明胶、琼脂、角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物、帚叉藻和糖的混合物、魔芋胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.8且小于1.2)、刺槐豆胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.67且小于1.5)、壳聚糖和果胶的混合物(具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8),所述热可逆水胶体优选为明胶;和
-其他成分是有机的并且以基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.1%且小于6%的量存在,所述其他成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;和
在支撑物中,
-支撑物的大于90数量%的陶瓷纤维(任选地以纱线形式组装)具有大于10mm的长度以及大于2μm且小于50μm的在半长处测量的等效直径;和
-任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占大于90质量%的支撑物,任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维由占其质量大于90%的一种或多种氧化物和/或一种或多种氮化物和/或一种或多种碳化物和/或一种或多种硼化物和/或碳构成;
支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述单根纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆;
-在可液化凝胶中,
-陶瓷颗粒的量是基于可液化凝胶体积按体积百分比计的大于25%且小于55%,所述陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的一种或多种氧化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种氮化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种碳化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种硼化物构成的颗粒,以及这些颗粒的混合物;和
-金属颗粒的量大于0.5%且小于9%,基于可液化凝胶体积按体积百分比计,
整个所述陶瓷颗粒和金属颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-热可逆水胶体以基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量总和按质量百分比计的大于0.4%且小于9%的量存在,并且选自明胶、琼脂、角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物、帚叉藻和糖的混合物、魔芋胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.8且小于1.2)、刺槐豆胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.67且小于1.5),壳聚糖和果胶的混合物(具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8),所述热可逆水胶体优选为明胶;和
-其他成分是有机的并且以基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量总和按质量百分比计的大于0.1%且小于6%的量存在,所述其他成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;和
在支撑物中,
-支撑物的大于90数量%的陶瓷纤维(任选地以纱线形式组装)具有大于10mm的长度以及大于2μm且小于50μm的在半长处测量的等效直径;和
-任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占大于90质量%的支撑物,任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维由占其质量大于90%的一种或多种氧化物和/或一种或多种氮化物和/或一种或多种碳化物和/或一种或多种硼化物和/或碳构成;
支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述单根纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆;
-在可液化凝胶中,
-陶瓷颗粒的基于可液化凝胶体积按体积百分比计的量大于30%且小于50%,
大于95体积%的陶瓷颗粒由占其质量大于99%的一种或多种氧化物构成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;和
整个陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-热可逆水胶体以基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.5%并且小于4%的量存在,所述热可逆水胶体优选是明胶;和
-其他成分是有机的并且以基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.1%且小于6%的量存在,所述其他有机成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;和
在支撑物中,
-支撑物的大于90数量%的陶瓷纤维(任选地以纱线形式组装)具有大于10mm的长度以及大于2μm且小于30μm的在半长处测量的等效直径;和
任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占支撑物的大于90质量%,和
任选地以纱线形式组装的所述纤维由占其质量大于95%的一种或多种氧化物构成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;
支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆。
本发明还涉及用于制造意在用于制造陶瓷基体组分、特别是CMC的预浸料、特别是根据本发明的预浸料的方法,所述方法包括以下步骤:
1)制备具有以下组成的可凝胶化液体:
-基于可凝胶化液体体积按体积百分比计的20%至60%的陶瓷颗粒;
-基于可凝胶化液体体积按体积百分比计的0%至10%的金属颗粒;
-基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计的0.2%至10%的热可逆水胶体;
-基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计的0%至7%的一种或多种其他成分、优选有机成分;
-至100%的剩余部分为水;
2)将所述可凝胶化液体施用至纤维支撑物的陶瓷纤维;
3)通过降低所述可凝胶化液体的温度,使所述可凝胶化液体凝胶化为可液化凝胶的形式,以便获得预浸料;
4)优选地,储存预浸料。
优选地,选择热可逆水胶体,使得可凝胶化液体的凝胶化温度大于20℃且小于60℃。
本发明涉及用于制造陶瓷基体组分、特别是陶瓷基体复合材料的方法,所述方法包括以下步骤:
5)将根据本发明或根据步骤1)至3)和优选4)制造的预浸料的可液化凝胶液化,以将可液化凝胶转化为可凝胶化液体;
6)将所述预浸料成型以获得可变形的预制件;
7)任选地,将可凝胶化液体凝胶化,以获得硬化的预制件;
8)干燥从步骤6)或任选地从步骤7)得到的预制件,以得到陶瓷基体组分;
9)任选地,烧结从步骤8)获得的陶瓷基体组分。
一种用于制造根据本发明的陶瓷基体组分的方法包括,在步骤5)之前,用于制造根据本发明的预浸料的方法的步骤1)至3),并且在一个实施方式中,储存该预浸料的步骤4)持续的时间段大于1周、大于1个月、大于2个月、大于6个月、大于12个月。
本发明还涉及由步骤5)产生的中间产品和由步骤6)或7)产生的预制件。
定义
-根据本发明,术语“预浸料”理解为意指基本上由陶瓷纤维构成的、至少部分浸渍有热可逆可液化凝胶或热可逆可凝胶化液体的支撑物,所述热可逆可液化凝胶和热可逆可凝胶化液体包含陶瓷颗粒和/或陶瓷颗粒前体以及任选的金属颗粒和/或金属颗粒前体。
例如,支撑物可以是纱线、网(例如织物)、毡块、编织物、针织物或这些元件的组合的形式。陶瓷基体组分、特别是CMC可以用单个预浸料或通过两个或多个预浸料的叠加来制造。
-术语“陶瓷”理解为意指既不是金属也不是有机的材料。在本发明的上下文中,碳、玻璃和无定形二氧化硅被认为是陶瓷材料。
-术语“热可逆水胶体”理解为意指由(干)成分组成的整体,在加入一定量的水后,所述成分参与热可逆可液化凝胶的形成,也就是说,没有所述成分,加入水不会导致形成热可逆可液化凝胶。明胶或刺槐豆胶和黄原胶的混合物是热可逆水胶体的实例。热可逆水胶体包含水胶体。然而,热可逆水胶体中的所有水胶体本身不都是“热可逆水胶体”。例如,刺槐豆胶和黄原胶在它们单独使用时不是热可逆的。待评价的是可液化凝胶的热可逆性。例如,仅当明胶与可液化凝胶的其他成分一起形成热可逆可液化凝胶时,明胶才是热可逆水胶体。
-“其他成分”是除陶瓷颗粒、陶瓷颗粒前体、金属颗粒、金属颗粒前体、热可逆水胶体和水之外的成分。
-热可逆水胶体和“其他成分”的含量总是基于陶瓷颗粒和金属颗粒总质量按质量百分比计表示;
-术语热可逆水胶体溶胶或可凝胶化液体的“凝胶化温度”是指当降低温度时该溶胶或该可凝胶化液体开始凝胶化的温度。
-术语可液化凝胶的“液化温度”是指从当升高温度时可液化凝胶开始液化的温度。
-“纤维”是其长度是其等效直径5倍的长丝。
-纤维的“等效直径”是在中间长度处具有与其横截面相同表面积的圆盘的直径。
-“纱线”是横截面包括大于10根且优选小于500 000根纤维并且其长度比直径高5倍的纤维组装物。
-“长纤维”是其长度大于1mm的纤维。“长纱线”是由长纤维组成的纱线。
-“连续纤维”是其长度大于10mm的纤维。“连续纱线”是其长度大于10mm的纱线,由连续纤维或短纤维和/或长纤维的对齐组装物(或“短纱线”)组成。
-在本说明书的上下文中,“烧结”是指通过在大于700℃的热处理使预制件固结,可能其一些成分(但不是其所有成分)可能部分或全部熔融。
-第50(表示为D50)和第99(表示为D99)“百分位数”是指对应于分别等于一组颗粒的颗粒尺寸(所述颗粒尺寸按递增顺序分类)的累积颗粒尺寸分布曲线上的50体积%和99体积%的百分比的颗粒尺寸。根据该定义,该组颗粒中99体积%的颗粒因此具有小于D99的尺寸并且1体积%的颗粒具有大于或等于D99的尺寸。在粉末中,百分位数可以通过使用由Horiba出售的
Figure BDA0003767629560000101
XT产生的粒度分布来确定。
一组颗粒的“中值尺寸”是指第50百分位数。因此,中值尺寸将所述组颗粒中的颗粒分成体积相等的第一群和第二群,这些第一群和第二群仅包含表现出的尺寸大于或等于或分别小于中值尺寸的颗粒。
颗粒可以是粉末的单独要素,但也可以通过扩展是可凝胶化液体或可液化凝胶内的这些要素。
-除非另有说明,否则所有氧化物含量都是基于氧化物的质量百分比。金属元素氧化物的质量含量是指根据标准工业惯例,以最稳定氧化物形式表示的该元素的总含量。
-氧化物含量的总和并不意味着所有这些氧化物的存在。例如,“Al2O3+SiO2”是Al2O3和SiO2的含量之和,但不排除不存在这些氧化物中的一种。
-“包括”或“包含”或“具有”/“表现出”应以非限制性方式解释。
-除非另有说明,否则所有平均值均为算术平均值。
具体实施方式
用于制造预浸料的方法
用于制造根据本发明的预浸料的方法包括上述步骤1)至3),并且优选地包括步骤4)。
在步骤1)中,制备可凝胶化液体:
可凝胶化液体可以通过在水中混合热可逆水胶体、陶瓷颗粒和任选的金属颗粒和一种或多种其他成分、优选有机成分产生。可采用任何传统的混合技术。
陶瓷颗粒旨在形成陶瓷基体组分、特别是CMC的粘合基体。
优选地,陶瓷颗粒的量是基于可凝胶化液体体积按体积百分比计的大于25%,优选大于30%,和/或小于55%,优选小于50%。
优选地,陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成的颗粒,由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氮化物组成的颗粒,由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种碳化物组成的颗粒,由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种硼化物组成的颗粒,以及这些颗粒的混合物。
优选地,当陶瓷颗粒包含氧化物时,它们包含选自以下的氧化物:Al2O3、SiO2、ZrO2、Y2O3、CaO、MgO、SrO、BaO、K2O、稀土氧化物、TiO2、Na2O、Cr2O3及其混合物。
优选地,当陶瓷颗粒包含氮化物时,它们包含选自以下的氮化物:AlN、BN、Si3N4及其混合物。
优选地,当陶瓷颗粒包含碳化物时,它们包含选自以下的碳化物:SiC、B4C、TiC、TaC、ZrC及其混合物。
优选地,当陶瓷颗粒包含硼化物时,它们包含ZrB2
更优选地,大于90体积%、优选大于95体积%、优选大于99体积%、优选基本上100体积%的陶瓷颗粒由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成。
优选地,大于90体积%、优选大于95体积%、优选大于99体积%、优选基本上100体积%的陶瓷颗粒由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得Al2O3+SiO2+ZrO2+Y2O3+CaO+MgO+SrO+BaO+K2O+稀土氧化物+TiO2+Na2O+Cr2O3≥90%,优选≥95%,优选≥99%,基于氧化物按质量百分比计。优选地,该氧化物含量的总和基本上等于100%,基于氧化物按质量百分比计。
更优选地,大于90体积%、优选大于95体积%、优选大于99体积%、优选基本上100体积%的陶瓷颗粒由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得Al2O3+SiO2≥90%,优选≥95%,优选≥99%,基于氧化物按质量百分比计。优选地,该氧化物含量的总和基本上等于100%,基于氧化物按质量百分比计。
在一个实施方式中,大于90体积%、优选大于95体积%、优选大于99体积%、优选基本上100体积%的陶瓷颗粒由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得SiO2≥90%,优选≥95%,优选≥99%,基于氧化物按质量百分比计。
在一个实施方式中,大于90体积%、优选大于95体积%、优选大于99体积%、优选基本上100体积%的陶瓷颗粒由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得Al2O3≥90%,优选≥95%,优选≥99%,基于氧化物按质量百分比计。
陶瓷颗粒可以部分或全部被陶瓷颗粒前体替代,也就是说,被在制造预浸料期间或更一般地在制造或使用陶瓷基体组分、特别是CMC期间分别产生陶瓷颗粒或陶瓷基体的成分替代。勃姆石、氧化铝三水合物、原硅酸四乙酯或TEOS和原硅酸分别是氧化铝、氧化铝、二氧化硅和二氧化硅的已知前体的实例。
在一个实施方式中,可凝胶化液体包含金属颗粒,其量是基于可凝胶化液体体积按体积百分比计的优选大于0.5%或甚至大于1%和/或优选小于9%,或甚至小于8%、或甚至小于5%。
金属颗粒(即由金属或金属合金制成的颗粒)旨在被掺入到陶瓷基体组分的陶瓷基体、特别是CMC的陶瓷基体中。它们可以改变其特性,例如热导率和/或电导率。如果金属颗粒是陶瓷颗粒的前体,并且特别是在烧结操作期间、优选在反应性烧结操作期间转变为陶瓷颗粒,则它们仅计入陶瓷颗粒的前体。
反应性烧结可特别适用于通过与气态环境的元素、特别是氮和/或氧结合,将金属颗粒转化为陶瓷颗粒。
更优选地,所有或一些金属颗粒包含选自以下的材料、优选地由选自以下的材料制成:硅、铝、铁及其混合物,特别是其合金。
整个金属颗粒可以由全部具有相同组成的颗粒或具有不同组成的颗粒的混合物构成。
金属颗粒可以部分或全部被金属颗粒前体替代,也就是说,被在预浸料的制造过程中或更一般地在制造或使用陶瓷基体组分、特别是CMC的过程中产生金属相的成分替代。金属的硫酸盐(诸如硫酸铝)、金属的氯水合物(诸如氯化羟铝)和金属的溴水合物(诸如溴化羟铝)是金属前体的实例。
优选地,可凝胶化液体不包含金属颗粒的前体。
在优选的实施方式中,可凝胶化液体不包含金属颗粒或这种颗粒的前体。
优选地,整个陶瓷和金属颗粒的按体积计的中值尺寸D50小于10μm、优选小于8μm、优选小于6μm、优选小于5μm、优选小于4μm、优选小于3μm并且优选大于0.1μm、优选大于0.2μm,和/或第99百分位数D99为小于70μm、优选小于60μm、优选小于50μm、优选小于40μm、优选小于30μm。可凝胶化液体中的整个陶瓷和金属颗粒可具有单峰,但也可具有多峰尺寸分布。
整个陶瓷和金属颗粒可具有双峰分布,优选具有以0.1和0.3μm之间的尺寸为中心的“第一峰”和以0.5μm和5μm之间的尺寸为中心的“第二峰”。优选地,两个峰不重叠,即使是部分重叠。更优选地,具有以第一峰为中心的分布的颗粒群占整个陶瓷和金属粒子的小于50体积%。
热可逆水胶体意在能够凝胶化,因此在温度降低的影响下,以可逆的方式极大地改变可凝胶化液体的粘度。因此它同样适用于使获得的凝胶在温度升高的作用下以可逆的方式可液化。
适于赋予分别在温度降低和升高的影响下可逆的凝胶化和液化能力的水胶体是众所周知的。
乙二醇、乙烯醇或阿拉伯胶不是热可逆水胶体。
存在表现出热可逆行为的某些纤维素胶,例如甲基纤维素,但这种行为与根据本发明使用的热可逆水胶体的行为相反,因为这些胶在温度升高的作用下赋予凝胶化特性和在温度降低的作用下赋予液化特性。
热可逆水胶体的量优选大于0.4%、优选大于0.5%、优选大于0.7%和/或优选小于9%、优选小于7%、优选小于5%、优选小于4%、优选小于3%,基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计。
优选地,选择热可逆水胶体,使得可凝胶化液体的凝胶化温度大于20℃,优选大于25℃,优选大于30℃并优选小于60℃,优选小于50℃,优选小于45℃,优选小于40℃。
热可逆水胶体优选为:
-明胶,或
-琼脂,或
-角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物,或
-帚叉藻和糖的混合物,或
-魔芋胶和黄原胶的混合物,优选地质量比大于0.8且小于1.2,或
-刺槐豆胶和黄原胶的混合物,优选地质量比大于0.67且小于1.5,或
-壳聚糖和果胶的混合物,优选具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8,优选小于0.5。
优选地,热可逆水胶体选自明胶以及壳聚糖和果胶的混合物,优选具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8,优选小于0.5。优选地,热可逆水胶体是明胶。
热可逆水胶体在水中的溶解可以通过本领域技术人员已知的任何技术进行,特别是通过混合,优选温和的机械混合。
“其他成分”不参与可凝胶化液体的可凝胶化特性,即其凝胶化能力。换句话说,它们不是热可逆水胶体的成分。例如,如果热可逆水胶体是刺槐豆胶和黄原胶的混合物,则刺槐豆胶和黄原胶都不被认为是“其他成分”。类似地,例如,如果热可逆水胶体是壳聚糖和果胶的混合物,则壳聚糖和果胶都不被认为是“其他成分”。
当热可逆水胶体包含壳聚糖时,可凝胶化液体的pH优选低于壳聚糖在水中的酸解离常数pKa的以10为底的对数的倒数。
优选地,“一种或多种其他成分”是有机的。
一种或多种其他成分的量优选大于0.1%,优选大于0.5%和/或优选小于6%,优选小于5%,基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计。
应限制其他成分的量,以防止它们显著影响可液化凝胶的行为。其他成分可以根据它们的量相对于热可逆水胶体的量,特别影响可液化凝胶的液化温度,而且还可以影响陶瓷基体组分的机械特性,特别是断裂模量。
优选地,在可凝胶化液体中,“其他成分”的质量与热可逆水胶体的质量的比率小于1,优选小于0.9,优选小于0.8,优选小于0.6,优选小于0.4,热可逆水胶体和“其他成分”的量是基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比表示的。
特别是,优选地,在可凝胶化液体中,可液化凝胶的增塑剂(优选多元醇)的质量与热可逆水胶体的质量的比率小于1、优选小于0.9、优选小于0.8、优选小于0.6、优选小于0.4,热可逆水胶体和增塑剂的量表示为基于陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计。有利地,陶瓷基体组分的机械特性、特别是断裂模量得到改善。
有机成分的存在通常需要采取特殊的预防措施,特别是用于提取它们散发的蒸气、限制火灾和/或爆炸的风险、避免在转移过程中分散它们、确保它们的储存安全等。因此,减少的其他成分、优选有机成分的含量是特别有利的,特别是因为这简化了它们的去除,特别是在脱粘期间。
优选地,在可凝胶化液体中,热可逆水胶体和有机“其他成分”的总含量、优选热可逆水胶体和“其他成分”的总含量小于15%,优选小于10%,优选小于7%,优选小于5%,基于可凝胶化液体的陶瓷颗粒和金属颗粒的总质量按质量百分比计。
优选地,所述“一种或多种其他成分”选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物。
优选地,可凝胶化液体含有粘合剂,优选选自聚乙二醇、聚乙烯醇及其混合物,优选的量为大于0.5%、优选大于1%和/或小于3%,优选小于2.5%,基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计。
优选地,可凝胶化液体含有杀生物剂,优选的量为大于0.1%和/或小于1%,优选小于0.5%,基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计。由Lanxess出售的
Figure BDA0003767629560000161
P301是已知的杀生物剂的实例。
可凝胶化液体可含有分散剂,优选选自聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、改性聚羧酸酯醚、萘磺酸缩合产物的钠盐、聚甲基丙烯酸铵溶液及其混合物,优选的量为大于0.1%、优选大于0.2%和/或小于1%、优选小于0.5%,基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计。由Vanderbilt Minerals出售的
Figure BDA0003767629560000162
系列的产物是公知的分散剂的实例。
可凝胶化液体可含有消泡剂,优选的量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计的大于0.01%,优选大于0.02%和/或小于1%,优选小于0.5%。由Zschimmer&Schwarz出售的CONTRASPUM系列的消泡剂是公知的。
可凝胶化液体可含有增稠剂,优选的量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计的大于0.1%,优选大于2%和/或小于2%,优选小于1%。由BASF出售的
Figure BDA0003767629560000163
S 790是公知的增稠剂。
可凝胶化液体可含有用于可液化凝胶的增塑剂,优选多元醇,优选的量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计的大于0.01%、优选大于0.02%和/或小于5%、优选小于4%。
可凝胶化液体可含有干燥调节剂,优选的量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计的大于0.1%和/或小于2%。环己烷、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二苯酯、邻苯二甲酸二乙酯和三乙醇胺是众所周知的干燥调节剂。
在一个实施方式中,特别是当使用胶体形式的陶瓷颗粒前体时,可例如通过添加碱或酸来调节可凝胶化液体的pH,以改善抗絮凝作用。
当使用胶体形式的陶瓷颗粒前体时,优选在可凝胶化液体的其他成分之前将其与热可逆水胶体一起添加到水中。
在可凝胶化液体中,按体积计的水含量优选大于40%,优选大于50%,和/或优选小于70%,优选小于60%。
优选地,水是脱矿质水。
在优选的实施方式中,热可逆水胶体是明胶,其量优选为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计的大于0.5%、优选大于1%且优选小于9%、优选小于7%、优选小于5%、优选小于4%、优选小于3%、优选小于2.5%、优选小于2%,并且优选使引入热可逆水胶体的水达到温度大于60℃、优选大于65℃且优选小于75℃、优选小于70℃。
在一个实施方式中,热可逆水胶体是壳聚糖和果胶的混合物,优选具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8、优选小于0.5,其量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量的总和按质量百分比计的优选大于0.4%、优选大于0.5%且优选小于9%、优选小于7%、优选小于5%、优选小于4%、优选小于3%、优选小于2.5%、优选小于2%,并且使引入热可逆水胶体的水达到温度大于50℃、优选大于55℃且优选小于65℃、优选小于60℃。
在优选的实施方式中,水胶体溶液首先通过溶解热可逆水胶体于水中来制备,水胶体溶液处于大于其凝胶化温度的温度下。然后,将热可逆水胶体溶液与可凝胶化液体的其他成分混合。
优选地,选择热可逆水胶体,使得热可逆水胶体溶液的凝胶化温度大于20℃、优选大于25℃、优选大于30℃且优选小于60℃、优选小于50℃、优选小于45℃、优选小于40℃。本领域技术人员知道如何通过简单的常规测试并根据热可逆水胶体确定水胶体溶液的凝胶化温度。
在步骤2)中,将可凝胶化液体施用至支撑物的陶瓷纤维。
优选地,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占支撑物质量的大于90%、大于95%、优选100%。
优选地,大于50数量%、70数量%、90数量%的陶瓷纤维,优选100%的陶瓷纤维,任选地以纱线形式组装,具有:
-大于10mm的长度;和
-在半长处测量的等效直径大于2μm,优选大于4μm,优选大于6μm和/或优选小于50μm,优选小于30μm,优选小于20μm。
陶瓷纤维可包括尺寸(“定尺寸”)和/或陶瓷纱线可具有有机表面涂层(“修整”);所述尺寸和/或所述涂层可以在施用可凝胶化液体之前通过化学和/或热学手段至少部分去除,所述尺寸通常代表小于1质量%的其至少部分覆盖的陶瓷纤维,并且所述涂层通常代表小于4质量%的其至少部分覆盖的陶瓷纱线。
优选地,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物和/或一种或多种氮化物和/或一种或多种碳化物和/或一种或多种硼化物和/或碳组成,优选一种或多种氧化物和/或一种或多种碳化物和/或碳组成,优选选自Al2O3、SiO2、ZrO2、Y2O3、CaO、MgO、铁氧化物、稀土氧化物、TiO2、Na2O、Cr2O3及其混合物的氧化物或SiC组成。
更优选地,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成。
优选地,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得Al2O3+SiO2+ZrO2+Y2O3+CaO+MgO+Fe2O3+稀土氧化物+TiO2+Na2O+Cr2O3≥90%,优选≥95%,优选≥99%,优选基本上等于100%,基于氧化物按质量百分比计。
更优选地,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得Al2O3+SiO2≥90%,优选≥95%,优选≥99%,优选基本上等于100%,基于氧化物按质量百分比计。优选地,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维选自玻璃纤维、无定形二氧化硅纤维、刚玉纤维、莫来石纤维、莫来石-刚玉纤维及其混合物。
在一个实施方式中,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得SiO2≥90%,优选≥95%,优选≥99%,基于氧化物按质量百分比计。优选地,在该实施方式中,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维选自玻璃纤维、无定形二氧化硅纤维及其混合物。
在一个实施方式中,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得Al2O3≥90%,优选≥95%,优选≥99%,基于氧化物按质量百分比计。优选地,在该实施方式中,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维是刚玉纤维。
在一个实施方式中,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%由一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得Al2O3≥50%,优选≥60%,优选≥70%且≤90%,基于氧化物按质量百分比计。优选地,在该实施方式中,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维选自莫来石纤维、莫来石-刚玉纤维及其混合物。
任选呈纱线形式的陶瓷纤维材料中的陶瓷颗粒材料可以是相同的或不同的。
优选地,任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维选自玻璃纤维、无定形二氧化硅纤维、刚玉纤维、莫来石纤维、莫来石-刚玉纤维及其混合物,并且陶瓷颗粒由占其质量大于90%、优选大于95%、优选大于99%、优选基本上100%的一种或多种氧化物组成,并且表现出化学分析,使得Al2O3+SiO2≥90%,优选≥95%,优选≥99%,基于氧化物按质量百分比计。优选地,该氧化物含量的总和基本上等于100%,基于氧化物按质量百分比计。
支撑物可以采用网的形式,优选地为具有纬纱和经纱的织物、针织物或编织物的形式,或为层形式毡的形式。
网、优选织物可以特别具有小于5mm或2mm或1mm的厚度。它可以由一组以随机或有序方式(例如彼此平行)定向的陶瓷纱线组成。它可以由一组陶瓷纤维或陶瓷纱线组成,它们以优选方式缠结或取向,例如在平面内或平行于给定方向或多个有利的取向方向。
优选地,所述网由陶瓷纱线组成,所述陶瓷纱线由组装的陶瓷纤维组成,优选具有上述纤维的一种或多种特征的陶瓷纤维。此类陶瓷纱线通常包含几百到几千根陶瓷纤维。
网的至少一根纱线、优选大于90数量%的陶瓷纱线、优选每根陶瓷纱线优选具有的长度大于10mm、5cm、10cm、30cm或1m,和/或优选小于10 000m、5000m、1000m、100m、50m或10m。
在一个实施方式中,支撑物由单个网组成。在一个实施方式中,支撑物可以由一个叠加在另一个之上的具有相同或不同的结构的多个网、优选地大于2个网和/或优选小于10个网、优选小于8个网组成。优选地,每个网由所述纱线组成。
在一个实施方式中,支撑物包括下部的优选非织造的网和在下部网上方延伸的上部优选非织造的网,每个下部和上部网包括取向分别平行于下部网和上部网的方向的多根纱线、优选所述纱线的多根纱线,下部网和上部网的方向在它们之间形成的角度优选大于15°、30°、50°,例如约90°。
在一个实施方式中,支撑物呈单根纱线的形式,即不与其他纱线组装的纱线。
在一个实施方式中,特别是当支撑物是无定形二氧化硅纱线时,选择陶瓷颗粒以具有的Na2O+K2O含量优选小于0.5%、优选小于0.1%,和/或其他成分(特别是分散剂)基本上不含钠和/或钾。
将可凝胶化液体施用至支撑物的陶瓷纤维可通过浸渍进行,特别地当支撑物是网或网叠合形式时。当支撑物为纱线形式时,浸渍也是可能的。然后可凝胶化液体渗透到支撑物内。
可以根据本领域技术人员已知的任何技术,特别是通过刮刀(或“刮刀”工艺)、通过流延工艺、通过浸渍(例如根据浸涂工艺)、通过枪、通过刷子或通过丝网印刷进行浸渍。
当支撑物包括多个叠加网时,每个网可以在叠加在其他网之前浸渍。替选地,可以在未浸渍的情况下将网叠加在另一个顶部上,然后同时浸渍所有叠加的网。优选地,当支撑物包含多个叠加网时,每个网在叠加在其他网之前被浸渍。
还可将可凝胶化液体施用至支撑物的陶瓷纤维,而不使可凝胶化液体渗入支撑物主体。特别地,可凝胶化液体可以仅施用至陶瓷纱线形式的支撑物的表面。
优选地,在可凝胶化液体的施用期间,支撑物维持在高于可凝胶化液体的凝胶化温度的温度,优选比可凝胶化液体的凝胶化温度高大于5℃、10℃或20℃的温度下。为此,例如可以将支撑物设置在加热板上、加热模具中或借助辐射加热器加热。
可凝胶化液体浸渍所有或部分纤维支撑物。
优选地,支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物;所述纱线或大于50%、优选大于60%、优选大于70%、优选大于80%、优选大于90%、优选大于95%、优选100%的纱线或纤维(按数量百分比计)被可凝胶化液体优选地涂覆其外表面的大于20%、优选大于50%、优选大于60%、优选大于70%、大于80%、大于90%、大于95%、优选100%。
在步骤3)中,将可凝胶化液体冷却至低于其凝胶化温度的温度以将其转化为可液化凝胶,优选至比可凝胶化液体的凝胶化温度低大于5℃、10℃或20℃的温度。
优选调整步骤3)的温度和持续时间,以使大于90%、大于95%、优选100%(按质量百分比计)的可凝胶化液体凝胶化。
因此获得根据本发明的预浸料。
凝胶化温度取决于水胶体。优选地,凝胶化温度大于20℃,优选大于25℃,优选大于30℃且优选小于60℃,优选小于50℃,优选小于45℃,优选小于40℃。
优选地,简单地冷却到环境温度可以使可凝胶化液体凝胶化。在这种情况下,预浸料可以在环境温度下储存而不使可液化凝胶液化。
冷却也可以在冷藏室中进行,以加速凝胶化。
这不导致组成的改变。因此可液化凝胶的组成与可凝胶化液体的组成相同。
优选地,预浸料摸起来是干的。
在任选的步骤4)中,储存根据本发明的预浸料。
优选地,在步骤3)之后预浸料被储存和/或放置在密封袋中小于1个月、优选小于15个月、优选小于5天、优选小于1天。优选地,在步骤3)结束和步骤4)之间,除了自然蒸发之外,它不经历任何干燥。特别地,它不会通过加热进行任何干燥。优选地,预浸料在其储存或包装在密封袋中时的体积水含量大于95%,优选大于98%,优选基本上等于步骤3)结束时的100%体积水含量。有利地,制造陶瓷基体组分所需的水的添加量因此受到限制,或甚至为零。
预浸料可以储存例如大于1个月、2个月、3个月、6个月或1年和/或优选小于5年。
凝胶形式有利地使得可以将可液化凝胶相对于支撑物固定,并且特别是防止它在支撑物的陶瓷纤维之间或沿着支撑物流动。此外,凝胶形式有利地使得可以将陶瓷颗粒和任选的成分、特别是任选的金属颗粒相对于水固定。陶瓷颗粒和任选成分的空间分布因此保持均匀,这随后导致陶瓷基体组分,特别是CMC,也具有均匀的特性。
步骤1)中可凝胶化液体中的热可逆水胶体的量根据想要的储存期和想要的凝胶强度而调整。可以使用简单的测试来评价热可逆水胶体的凝胶化能力及其在想要的储存期间正确保持在支撑物上的能力。
例如,在可凝胶化液体包含明胶的情况下,如果形成的可液化凝胶不够强,则可以增加明胶的量和/或可以使用具有更高Bloom值的明胶。
以下测试可用于评价可凝胶化液体形成可液化凝胶的能力。将50ml可凝胶化液体置于直径等于50mm且高度等于50mm的塑料烧杯中。将烧杯放置在温度低于可凝胶化液体的凝胶化温度的冷却室中持续足以使所有可凝胶化液体凝胶化的时间。然后将烧杯从室中取出并倒置。在一个实施方式中,如果在一分钟后没有可液化凝胶流动,则认为可凝胶液体是令人满意的。否则,如上所述,增加热可逆水胶体的量和/或用产生更强凝胶的热可逆水胶体代替热可逆水胶体。
如果将多种预浸料储存在一起,则优选放置由防止不同预浸料之间的任何粘合的材料制成、例如由聚合物制成的中间层。例如,可以布置由聚酯或聚乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯制成、例如由Mylar制成的膜,以分离堆叠的预浸料。
优选地,这种中间层也插入给定预浸料的每个网之间,或给定预浸料的两层之间,这些网在没有该中间层的情况下将接触,特别是如果预浸料折叠在自身上或以卷的形式卷起在自身上。
在储存之前,将每种预浸料或预浸料组优选地放置在密封袋中,这有利地限制了其随时间、特别是由于干燥导致的降解。
有利地,根据本发明的预浸料可以在环境温度下储存很长时间,基本上没有降解。
在优选的实施方式中,用于制造预浸料的根据本发明的方法具有以下优选:
-在步骤1)中,可凝胶化液体由以下组成:
-陶瓷颗粒,其量是基于可凝胶化液体体积按体积百分比计的大于25%且小于55%,所述陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的一种或多种氧化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种氮化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种碳化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种硼化物组成的颗粒,以及这些颗粒的混合物;
整个所述陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-热可逆水胶体,其量为基于陶瓷颗粒按质量百分比计的大于0.4%且小于9%;
所述热可逆水胶体选自明胶、琼脂、角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物、帚叉藻和糖的混合物、魔芋胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.8且小于1.2)、刺槐豆胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.67且小于1.5)、壳聚糖和果胶的混合物(具有的果胶量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8),所述热可逆水胶体优选为明胶;和
-其他有机成分,其量为基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.1%且小于6%,所述其他有机成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;
-至100%的剩余部分为水;和
-在步骤2)中:
-任选地以纱线形式组装的支撑物的大于90数量%的陶瓷纤维具有:
-大于10mm的长度;和
-在半长度处测量的等效直径为大于2μm且小于50μm;和
-任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占大于90质量%的支撑物,任选地以纱线形式组装的所述纤维由占其质量大于90%的一种或多种氧化物和/或一种或多种氮化物和/或一种或多种碳化物和/或一种或多种硼化物和/或碳组成;和
-支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,并且所述纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可凝胶化液体涂覆;和
-在步骤3)中:
-调整所述步骤3)的温度和持续时间,使得大于90%的可凝胶化液体(按质量百分比计)凝胶化;选择可凝胶化液体以使其凝胶化温度大于20℃。
在该优选的实施方式中,可凝胶化液体不包含金属颗粒或这种颗粒的前体。
在一个实施方式中,用于制造预浸料的根据本发明的方法具有以下优选:
-在步骤1)中,可凝胶化液体由以下组成:
-陶瓷颗粒,其量是基于可凝胶化液体体积按体积百分比计的大于25%且小于55%,所述陶瓷颗粒选自由占其质量大于90%的一种或多种氧化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种氮化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种碳化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种硼化物组成的颗粒,以及这些颗粒的混合物,整个所述陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,并且第99百分位数D99小于50μm;和
-金属颗粒,其量大于0.5%并且小于9%,基于可凝胶化液体体积按体积百分比计,
整个所述陶瓷颗粒和金属颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-热可逆水胶体,其量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量总和按质量百分比计的大于0.4%且小于9%,所述热可逆水胶体选自明胶、琼脂、角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物、帚叉藻和糖的混合物、魔芋胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.8且小于1.2)、刺槐豆胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.67且小于1.5)、壳聚糖和果胶的混合物(具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8),所述热可逆水胶体优选为明胶;和
-其他有机成分,其量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量总和按质量百分比计的大于0.1%且小于6%,所述其他有机成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;
-至100%的剩余部分为水;和
-在步骤2)中:
-任选地以纱线形式组装的支撑物的大于90数量%的陶瓷纤维具有:
-大于10mm的长度;和
-在半长度处测量的等效直径为大于2μm且小于50μm;和
-任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占大于90质量%的支撑物,任选地以纱线形式组装的所述纤维由占其质量大于90%的一种或多种氧化物和/或一种或多种氮化物和/或一种或多种碳化物和/或一种或多种硼化物和/或碳组成;和
-支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,并且所述纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可凝胶化液体涂覆;和
-在步骤3)中:
-调整所述步骤3)的温度和持续时间,使得大于90%的可凝胶化液体(按质量百分比计)凝胶化;选择可凝胶化液体以使其凝胶化温度大于20℃。
在优选的实施方式中,用于制造预浸料的根据本发明的方法具有以下优选:
-在步骤1)中,可凝胶化液体由以下组成:
-陶瓷颗粒,其量大于30%且小于50%,基于可凝胶化液体体积按体积百分比计;
大于95体积%的陶瓷颗粒,其由占其质量大于99%的一种或多种氧化物组成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;
整个陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-热可逆水胶体,其量为基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.5%且小于4%,所述热可逆水胶体为明胶;和
-其他有机成分,其量为基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.1%且小于6%,所述其他有机成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;
-至100%的剩余部分为水;和
-在步骤2)中:
-任选地以纱线形式组装的大于90数量%的支撑物的陶瓷纤维具有:
-大于10mm的长度;和
-在半长度处测量的等效直径为大于2μm且小于30μm;和
-任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占大于90质量%的支撑物,
任选地以纱线形式组装的所述纤维由占其质量大于95%的一种或多种氧化物组成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;和
-支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,并且所述纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可凝胶化液体涂覆;和
-在步骤3)中:
-优选调整所述步骤3)的温度和持续时间,使得大于90%的可凝胶化液体(按质量百分比计)凝胶化;选择可凝胶化液体以使其凝胶化温度大于20℃。
该优选的实施方式不包括金属颗粒或这种颗粒的前体。
优选地,根据本发明的制造方法制造根据本发明的预浸料。
用于制造陶瓷基体组分的方法
一种用于制造根据本发明的陶瓷基体组分的方法包括上述的步骤5)至9),步骤7)和9)是任选的。
在步骤5)中,根据本发明的至少一种预浸料、优选根据前述步骤制造的至少一种预浸料在合适的情况下从其袋中去除,然后任选地在第一次部分成型之后加热,使得至少一部分、优选所有可液化凝胶的温度达到、优选超过可液化凝胶的液化温度。
在一个实施方式中,将根据本发明的多种预浸料同时加热,使得至少一部分、优选所有可液化凝胶的温度达到、优选超过可液化凝胶的液化温度,例如在已经将一个叠加在另一个之上之后。
加热优选在小于80℃下、优选在小于70℃下、优选在小于60℃下、优选在小于50℃下进行。
呈纱线形式的预浸料可采取纱线卷轴的形式。纱线可以仅局部加热到其退绕所需的程度。
然后预浸料变得容易变形,就像现有技术的预浸料一样。
值得注意的是,预浸料在加热之前在环境温度下的临时储存不会将其显著降解。然而,优选地,临时储存持续小于48小时,优选小于24小时。
在一个实施方式中,预浸料可在步骤6)之前润湿。
预浸料中的高水含量有利地使得可以限制水的添加,这简化了制造。此外,预浸料中的水有利地在预浸料中的分布比任何可添加以润湿预浸料的水更均匀。陶瓷基体组分的机械特性由此得到改善。
优选地,由这种润湿导致的水的添加量是预浸料的可液化凝胶按体积计的水含量的小于20%,优选小于10%,优选小于5%。
优选地,预浸料未润湿。
在步骤6)中,根据本领域技术人员已知的任何技术,根据想要的几何形状对在前述步骤中呈现可变形的预浸料进行成型,以获得可变形的预制件。
优选地,预浸料通过在模具上按压成型。
可以在步骤6)中成型多种在前述步骤中呈现可变形的预浸料,优选地多于2种并且优选少于10种预浸料。优选地,每种预浸料采用网或多个叠加的网的形式。
常规地,在步骤5)中制备的多种预浸料同时成型,例如在已经将一个叠加在另一个之上之后,或者以叠加的方式相继施加到模具。成型可以特别包括堆叠多种预浸料然后层压或堆叠多种预浸料然后高压灭菌,特别是当预浸料采取网或多个叠加网的形式时。
呈纱线形式的预浸料的成型也可以由预浸料的局部加热、然后缠绕引起。
呈纱线形式的预浸料可以特别地暂时或以其他方式缠绕在基部周围,例如在心轴周围,例如具有圆形、椭圆形或多面体横截面。这种操作称为细丝缠绕。
基部可以是临时的或永久的,这取决于它是否随后与缠绕的纱线分离。围绕基部的匝数可以大于5、50、500、5000和/或优选小于1 000 000或100 000。在一个实施方式中,纱线的缠绕赋予后者管状形状。在一个实施方式中,所述管状形状可以例如沿着母线切割,并且例如打开以获得平面形状。
呈纱线形式的预浸料的成型可以替选地由预浸料的局部加热、在表面上的沉积和然后施加压力产生,沉积和/或施加压力可与加热同时进行。
呈纱线形式的预浸料可以特别在自身不封闭的表面、例如平面表面上展开。该操作称为细丝放置。它可以通过3D打印机的方式实现。展开的纱线可以在表面上来回移动,就像犁划出的沟一样,有或没有重叠(并列)。在一个实施方式中,纱线的放置导致平面形状。
步骤5)和6)可以是同时的,如下面的实施例中特别描述的。
在为任选步骤的步骤7)中,将由前述步骤产生的由根据本发明的一种或多种预浸料组成的可变形的预制件冷却,使得至少一部分,优选所有可凝胶化液体的温度达到、优选低于可凝胶化液体的凝胶化温度。
可变形的预制件变硬并变成“变硬的”预制件,这有利地促进了其处理。
当然,硬化预制件可以保留一些可变形性。然而,这种可变形性小于可变形预制件的可变形性。
优选地,该方法不包括步骤7)。
在步骤8)中,干燥可变形的(即在没有步骤7)的情况下)或硬化的(即在有步骤7)的情况下)预制件。可以使用本领域技术人员已知的任何技术。
优选地,如果已经进行了步骤7),则在低于可液化凝胶的液化温度的干燥温度下进行干燥,例如在真空下干燥。硬化预制件因此保持刚性。
优选地,如果没有进行步骤7),则在高于可凝胶化液体的凝胶化温度的温度下进行干燥。
干燥去除了至少一些水,这使可变形的预制件变硬,而无需使可凝胶化液体凝胶化的特定步骤。
当热可逆水胶体是明胶时,在等于50℃的温度和等于30%的相对湿度下干燥持续优选0.5小时至12小时的时间是非常合适的。
干燥产生陶瓷基体组分。
在任选且优选的步骤9)中,烧结由之前步骤产生的陶瓷基体组分。陶瓷基体组分则为CMC。
本领域技术人员知道如何根据陶瓷颗粒、任选的金属颗粒和陶瓷纤维的性质确定烧结条件。
特别是当陶瓷纤维由氧化物制成并且当陶瓷颗粒表现出化学分析使得SiO2≥90%时,烧结温度优选大于800℃且优选小于1000℃,烧结优选在空气中并且优选在1巴的压力下进行,固定相保持时间优选大于1小时且优选小于10小时。
特别是当陶瓷纤维由氧化物制成并且当陶瓷颗粒表现出化学分析使得Al2O3≥90%时,烧结温度优选大于1000℃且优选小于1300℃,烧结优选在空气中并且优选在1巴的压力下进行,固定相保持时间优选大于1小时且优选小于10小时。
特别是当陶瓷纤维由碳化物和/或硼化物和/或氮化物和/或碳制成并且陶瓷颗粒由碳化物和/或硼化物和/或氮化物和/或碳制成时,烧结温度优选大于1400℃且优选小于2300℃,烧结优选在中性、还原性或反应性气氛中、优选在1巴的压力下进行,固定相保持时间优选大于1小时且优选小于10小时。
CMC可特别用于以下应用:热气体排放组件、烘烤支撑、隔热、用于热玻璃组件的热驱动辊。
然而,根据本发明的预浸料不限于制造CMC并且可以例如用于制造其他陶瓷基体组分,特别是隔热罩,特别是适形隔热罩,即可以适应保护不受热的物体的形状。
预浸料
根据本发明的预浸料的特征并且特别是优选的特征直接从方法的前述描述中显现。
特别地,可液化凝胶中的陶瓷颗粒、金属颗粒、陶瓷颗粒前体和金属颗粒前体的
-量并且特别是优选的量,
-组成并且特别是优选的组成,
-中值尺寸并且特别是优选的中值尺寸,
-第99百分位数(D99)并且特别是优选的第99百分位数,
-颗粒尺寸分布并且特别是优选的颗粒尺寸分布,
与以上对可凝胶化液体所述的那些相同;
可液化凝胶的热可逆水胶体的
-量并且特别是优选的量,
-组成并且特别是优选的组成,
-凝胶化温度并且特别是优选的凝胶化温度,
与以上对可凝胶化液体所述的那些相同;
“其他成分”的
-量并且特别是优选的量,
-组成并且特别是优选的组成,
与以上对可凝胶化液体所述的那些相同;
支撑物的纤维和纱线的
-量并且特别是优选的量,
-组成并且特别是优选的组成,
-尺寸并且特别是优选的尺寸,
与以上对用于制造陶瓷基体组分的方法所述的那些相同;
覆盖有可液化凝胶的支撑物的纤维和纱线的外表面部分与以上对覆盖有可凝胶化液体的支撑物的纤维和纱线的外表面部分所述的那些相同;
支撑物的
-形状并且特别是优选的形状,
-结构、例如不同叠加网的纱线的取向以及网的数量并且特别是优选的结构,
-尺寸并且特别是优选的尺寸,
与以上对用于制造陶瓷基体组分的方法所述的那些相同;
预浸料的包装并且特别是中间层和包装的添加与以上对用于制造陶瓷基体组分的方法所述的那种相同。
可液化凝胶的水优选为脱矿质水。
在优选的实施方式中,根据本发明的预浸料具有以下优选:
-可液化凝胶由以下组成:
-陶瓷颗粒,其量是基于可液化凝胶体积按体积百分比计的大于25%且小于55%,所述陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的一种或多种氧化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种氮化物组成的颗粒、由占其质量大于90%由一种或多种碳化物组成的颗粒、由占其质量大于90%由一种或多种硼化物组成的颗粒,以及这些颗粒的混合物;
整个所述陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-热可逆水胶体,其量为基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.4%且小于9%;
所述热可逆水胶体选自明胶、琼脂、角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物、帚叉藻和糖的混合物、魔芋胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.8且小于1.2)、刺槐豆胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.67且小于1.5)、壳聚糖和果胶的混合物(具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8),所述热可逆水胶体优选为明胶;和
-其他有机成分,其量为基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.1%且小于6%,所述其他有机成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;
-至100%的剩余部分为水;和
-任选地以纱线形式组装的支撑物的大于90数量%的陶瓷纤维具有:
-大于10mm的长度;和
-在半长度处测量的等效直径为大于2μm且小于50μm;和
-任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占大于90质量%的支撑物,任选地以纱线形式组装的所述纤维由占其质量大于90%的一种或多种氧化物和/或一种或多种氮化物和/或一种或多种碳化物和/或一种或多种硼化物和/或碳组成;和
-支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆。
在该优选的实施方式中,可液化凝胶不包含金属颗粒或这种颗粒的前体。
在一个实施方式中,根据本发明的预浸料具有以下优选:
-可液化凝胶由以下组成:
-陶瓷颗粒,其量是基于可液化凝胶体积按体积百分比计的大于25%且小于55%,所述陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的一种或多种氧化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种氮化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种碳化物组成的颗粒、由占其质量大于90%的一种或多种硼化物组成的颗粒,以及这些颗粒的混合物,整个所述陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,并且第99百分位数D99小于50μm;和
-金属颗粒,其量大于0.5%并且小于9%,基于可液化凝胶体积按体积百分比计,
整个所述陶瓷颗粒和金属颗粒按体积计表现出的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-热可逆水胶体,其量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量总和按质量百分比计的大于0.4%且小于9%,所述热可逆水胶体选自明胶、琼脂、角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物、帚叉藻和糖的混合物、魔芋胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.8且小于1.2)、刺槐豆胶和黄原胶的混合物(质量比大于0.67且小于1.5)、壳聚糖和果胶的混合物(具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比为大于0.2且小于0.8),所述热可逆水胶体优选为明胶;和
-其他有机成分,其量为基于陶瓷颗粒质量和金属颗粒质量总和按质量百分比计的大于0.1%且小于6%,所述其他有机成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;和
-至100%的剩余部分为水;和
-任选地以纱线形式组装的支撑物的大于90数量%的陶瓷纤维具有:
-大于10mm的长度;和
-在半长度处测量的等效直径为大于2μm且小于50μm;和
-任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占大于90质量%的支撑物,任选地以纱线形式组装的所述纤维由占其质量大于90%的一种或多种氧化物和/或一种或多种氮化物和/或一种或多种碳化物和/或一种或多种硼化物和/或碳组成;和
-支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆。
在优选的实施方式中,根据本发明的预浸料具有以下优选:
-可液化凝胶由以下组成:
-陶瓷颗粒,其量大于30%且小于50%,基于可液化凝胶体积按体积百分比计;
大于95体积%的陶瓷颗粒,由占其质量大于99%的一种或多种氧化物组成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;
整个陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50为小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-热可逆水胶体,其量为基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.5%且小于4%,所述热可逆水胶体为明胶;和
-其他有机成分,其量为基于陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.1%且小于6%,所述其他有机成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;
-至100%的剩余部分为水;和
-任选地以纱线形式组装的大于90数量%的支撑物的陶瓷纤维具有:
-大于10mm的长度;和
-在半长度处测量的等效直径为大于2μm且小于30μm;和
-任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维占大于90质量%的支撑物,
任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维由占其质量大于95%的一种或多种氧化物组成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;和
-支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述纱线或大于50%的纱线或纤维(按数量百分比计)的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆。
在该优选的实施方式中,可液化凝胶不包含金属颗粒或这种颗粒的前体。
实施例
出于说明本发明的目的,给出以下非限制性实施例。
制造方案
使用以下起始物质:
-作为热可逆水胶体,明胶,其Bloom值等于280,完全通过开口等于0.841mm的方孔筛,由Weishardt International出售,
-作为调节pH的剂,氢氧化铵NH4OH水溶液,浓度等于20质量%,
-作为陶瓷颗粒的前体,胶体二氧化硅的溶液,LUDOX AS40,
-作为陶瓷颗粒粉末,无定形二氧化硅粉末,其按质量计的纯度大于99.9%、中值尺寸等于1.4μm并且第99百分位数等于4μm,
-作为粘合剂,以液体形式提供的聚乙二醇PEG4000,其PEG 4000浓度等于50质量%,剩余部分为水,
-作为纤维支撑物,由基重等于200g/m2
Figure BDA0003767629560000351
纱线制成的1/5缎面织物,所述纱线具有由Saint-Gobain Quartz出售的编号C14 80Z0 QS1318。在使用前,织物在电炉中进行热处理,目的是使纱线退浆,所述热处理包括以等于100℃/min的速率升高到550℃,在550℃下1小时的静止期和自然温度降低。
在步骤1)中,使20g明胶在200g水中在电阻率大于17MΩ.cm的环境温度下溶胀5分钟,然后将整体置于等于65℃的温度下持续5分钟,以便使明胶完全溶解。然后通过添加氢氧化铵溶液将pH调节至等于9的值,然后降低悬浮液的温度并保持在等于50℃的温度下。
然后如下制备可凝胶化液体。
将170g无定形二氧化硅粉末、75g LUDOX AS40、55g水、4g PEG4000、100g的中值尺寸等于6mm的氧化铝珠粉末和100g的中值尺寸等于10mm的氧化铝珠粉末置于体积等于0.5升的广口瓶中。将广口瓶密封,然后在罐磨机上以等于50rpm的转速旋转12小时。
然后取出珠粒,并将获得的悬浮液达到等于50℃的温度。通过用刮刀将所述悬浮液和33.3g在步骤1)中制备的明胶悬浮液混合来制备意在浸渍石英纱织物的可凝胶化液体。将由此获得的具有表1中描述的组成的可凝胶化液体保持在50℃的温度。
[表1]
Figure BDA0003767629560000361
在步骤2)中,将尺寸为80mm x 80mm的
Figure BDA0003767629560000362
纱线缎面织物平放在预先加热到等于50℃的温度的玻璃板上。将在步骤2)结束时获得的仍处于等于50℃的温度下的可凝胶化液体倾倒在所述织物上,然后借助塑料刮刀将其铺展在所述织物上。然后将织物翻过来,并在等于50℃的温度下将可凝胶化液体倒在所述织物上,然后在塑料刮刀的帮助下铺开。
将塑料膜放置在由此获得的浸渍织物的每个主面上。然后将整体封闭在密封的塑料袋中。重复步骤2)以获得四种用在步骤1)结束时获得的可凝胶化液体浸渍的
Figure BDA0003767629560000371
纱线织物。
在步骤3)中,将塑料袋置于6℃的室中12小时以使可凝胶化液体凝胶化并获得呈四种预浸料形式的根据本发明的预浸料,所述预浸料被储存在所述室中等待它们的使用。
在步骤4)中,将塑料袋从室中取出并在环境温度下储存180天。
然后根据以下步骤由根据本发明的四种预浸料制造CMC。
在步骤5)中,将第一预浸料平放在预先加热到50℃的玻璃板上。然后将第二预浸料放在第一预浸料上,从而使所述第二预浸料的纱线相对于第一预浸料的纱线以等于90°的角度定向。借助塑料刮刀将两种预浸料抹平。然后将第三预浸料放在第二预浸料上,所述第三预浸料的纱线与第二预浸料的纱线具有相同的方向,第三预浸料像煎饼一样相对于第二预浸料翻转。然后将第三预浸料在塑料刮刀的帮助下抹平在第一和第二预浸料组上。最后,将第四预浸料放在第三预浸料上,使所述第四预浸料的纱线相对于第三预浸料的纱线以等于90°的角度定向,第四预浸料相对于第二预浸料翻转。在塑料刮刀的帮助下,将第四预浸料在一组第一、第二和第三预浸料上抹平。将塑料膜放置在预浸料组的每个主面上,然后将整体放入密封袋中。最后,将袋子放入50℃的干燥烘箱中1小时。
在步骤6)中,将预浸料组从袋中取出,并立即用塑料刮刀抹平,以得到可变形的预制件。可变形预制件的每个主面都用塑料膜保护。
根据本发明的预浸料具有良好的贴合性和良好的粘合性,特别是在制造和使用之间的储存期之后。
在步骤8)中,去除可变形预制件的一个主面上的塑料膜,并将所述可变形预制件在50℃的干燥箱中在30%相对湿度的气氛干燥12小时。
在步骤9)中,将由步骤8)产生的预制件在电炉中按照以下循环进行烧结,以得到陶瓷基体复合材料:
-以10℃/min的速率从20℃升高到900℃,
-维持在900℃下持续1小时,
-自然降低到环境温度。
正如现在清楚地看到的,本发明提供了一种特别是通过干燥和/或烧结能够制造陶瓷基体组分的预浸料。该预浸料包含有效粘附到纤维支撑物并固定陶瓷颗粒的凝胶。凝胶还可以捕获水分,从而限制蒸发。有利地,预浸料可以长期储存而不使其结构有实质性改变。因此它仍然适用于制造陶瓷基体组分,特别是CMC。
当然,本发明不限于上述实施例和实施方式。

Claims (23)

1.一种包含支撑物和热可逆可液化凝胶的预浸料,所述支撑物由占其质量大于90%的陶瓷纤维构成,所述热可逆可液化凝胶至少部分覆盖所述陶瓷纤维的至少一部分,所述可液化凝胶包含:
-20%至60%的陶瓷颗粒,基于所述可液化凝胶体积按体积百分比计;
-0%至10%的金属颗粒,基于所述可液化凝胶体积按体积百分比计;
-0.2%至10%的热可逆水胶体,基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计;
-0%至7%的一种或多种其他成分、优选有机成分,基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计;
-至100%的剩余部分为水,
以便在加热时变为液体,
所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒分别能够被陶瓷颗粒和金属颗粒的前体部分或全部替代,所述前体分别能够通过在大于200℃的温度下的热处理形成陶瓷颗粒和金属颗粒。
2.如前一项权利要求所述的预浸料,其中:
-所述陶瓷颗粒以基于所述可液化凝胶体积按体积百分比计的大于25%且小于55%的量存在,和/或
-所述热可逆水胶体以基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计的大于0.4%的量存在。
3.如前述权利要求中任一项所述的预浸料,其中:
-所述可液化凝胶的陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的氧化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的氮化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的碳化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的硼化物构成的颗粒,以及这些颗粒的混合物;和/或
-所述可液化凝胶的热可逆水胶体选自明胶;琼脂;角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物;帚叉藻和糖的混合物;魔芋胶和黄原胶的混合物,优选其质量比大于0.8且小于1.2;刺槐豆胶和黄原胶的混合物,优选其质量比大于0.67且小于1.5;及壳聚糖和果胶的混合物,优选具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比大于0.2且小于0.8。
4.如前一项权利要求所述的预浸料,其中:
-所述可液化凝胶的陶瓷颗粒的大于90体积%由占其质量大于90%的氧化物构成;和/或
-所述可液化凝胶的热可逆水胶体选自明胶;壳聚糖和果胶的混合物,优选具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比大于0.2且小于0.8;优选明胶。
5.如前一项权利要求所述的预浸料,其中,所述陶瓷颗粒的大于95体积%由占其质量大于99%的氧化物构成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计。
6.如前述权利要求中任一项所述的预浸料,其中:
-所述支撑物的任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维的大于90数量%具有大于10mm的长度以及大于2μm且小于50μm的在半长处测量的等效直径;和/或
-所述支撑物的陶瓷纤维由占其质量大于90%的氧化物和/或氮化物和/或碳化物和/或硼化物和/或碳构成;和/或
-所述支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述纱线或按数量百分比计大于50%的所述纱线或所述陶瓷纤维的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆。
7.如前一项权利要求所述的预浸料,其中,所述支撑物的任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维由占其质量大于95%的氧化物构成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计。
8.如前一项权利要求所述的预浸料,其中,所述支撑物的任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维选自玻璃纤维、无定形二氧化硅纤维、刚玉纤维、莫来石纤维、莫来石-刚玉纤维及其混合物。
9.如前述权利要求中任一项所述的预浸料,其中,所述支撑物由多个叠加的网、优选大于2个网且小于10个网构成。
10.如前述权利要求中任一项所述的预浸料,其中,
-在所述可液化凝胶中,
-所述陶瓷颗粒以基于所述可液化凝胶体积按体积百分比计的大于25%且小于55%的量存在,所述陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的氧化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的氮化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的碳化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的硼化物构成的颗粒,以及这些颗粒的混合物;整个所述陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50小于5μm且大于0.1μm,并且第99百分位数D99小于50μm;和
-所述热可逆水胶体以基于所述陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.4%且小于9%的量存在,所述热可逆水胶体选自明胶;琼脂;角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物;帚叉藻和糖的混合物;魔芋胶和黄原胶的混合物,其质量比大于0.8且小于1.2;刺槐豆胶和黄原胶的混合物,其质量比大于0.67且小于1.5;壳聚糖和果胶的混合物,具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比大于0.2且小于0.8,所述热可逆水胶体优选为明胶;和
-所述其他成分是有机的并且以基于所述陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.1%且小于6%的量存在,所述其他成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;
-在所述支撑物中,
-所述支撑物的任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维的大于90数量%具有大于10mm的长度以及大于2μm且小于50μm的在半长处测量的等效直径;和
-任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维占大于90质量%的所述支撑物,任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维由占其质量大于90%的氧化物和/或氮化物和/或碳化物和/或硼化物和/或碳构成;
所述支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述单根纱线或按数量百分比计大于50%的所述纱线或所述纤维的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆。
11.如权利要求1至9中任一项所述的预浸料,其中,
-在所述可液化凝胶中,
-所述陶瓷颗粒的量是基于所述可液化凝胶体积按体积百分比计的大于25%且小于55%,所述陶瓷颗粒选自:由占其质量大于90%的氧化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的氮化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的碳化物构成的颗粒、由占其质量大于90%的硼化物构成的颗粒,以及这些颗粒的混合物;和
-所述金属颗粒的量为大于0.5%且小于9%,基于所述可液化凝胶体积按体积百分比计,
整个所述陶瓷颗粒和金属颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;
-所述热可逆水胶体以基于所述陶瓷颗粒质量和所述金属颗粒质量的总和按质量百分比计的大于0.4%且小于9%的量存在,并且选自明胶;琼脂;角叉菜胶和提供钠阳离子和/或钾阳离子和/或钙阳离子的化合物的混合物;帚叉藻和糖的混合物;魔芋胶和黄原胶的混合物,其质量比大于0.8且小于1.2;刺槐豆胶和黄原胶的混合物,其质量比大于0.67且小于1.5;壳聚糖和果胶的混合物,具有的果胶的量与果胶和壳聚糖的量的质量比大于0.2且小于0.8;所述热可逆水胶体优选为明胶;和
-所述其他成分是有机的并且以基于所述陶瓷颗粒质量和所述金属颗粒质量的总和按质量百分比计的大于0.1%且小于6%的量存在,所述其他成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;和
-在所述支撑物中,
-所述支撑物的任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维的大于90数量%具有大于10mm的长度以及大于2μm且小于50μm的在半长处测量的等效直径;和
-任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维占大于90质量%的所述支撑物,任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维由占其质量大于90%的氧化物和/或氮化物和/或碳化物和/或硼化物和/或碳构成;
所述支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述单根纱线或按数量百分比计大于50%的所述纱线或所述纤维的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆。
12.如前述权利要求中任一项所述的预浸料,其中:
-所述热可逆水胶体以基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计的小于7%的量存在。
13.如权利要求1至9中任一项所述的预浸料,其中,
-在所述可液化凝胶中,
-所述陶瓷颗粒的量为大于30%且小于50%,基于所述可液化凝胶体积按体积百分比计,
大于95体积%的所述陶瓷颗粒由占其质量大于99%的氧化物构成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;和
整个所述陶瓷颗粒表现出的按体积计的中值尺寸D50小于5μm且大于0.1μm,且第99百分位数D99为小于50μm;和
-所述热可逆水胶体以基于所述陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.5%并且小于4%的量存在;和
-所述其他成分是有机的并且以基于所述陶瓷颗粒质量按质量百分比计的大于0.1%且小于6%的量存在,所述其他有机成分选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物;和
-在所述支撑物中,
-所述支撑物的任选地以纱线形式组装的陶瓷纤维的大于90数量%具有大于10mm的长度以及大于2μm且小于30μm的在半长处测量的等效直径;和
任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维占大于90质量%的所述支撑物,和
任选地以纱线形式组装的所述陶瓷纤维由占其质量大于95%的氧化物构成,并且表现出使得Al2O3+SiO2≥95%的化学分析,基于氧化物按质量百分比计;
所述支撑物是单根纱线、纱线网、纱线编织物、纱线针织物或纤维缠结物,所述纱线或按数量百分比计大于50%的所述纱线或所述纤维的外表面的大于50%被可液化凝胶涂覆。
14.如前述权利要求中任一项所述的预浸料,其中:
-所述金属颗粒以基于所述可液化凝胶体积按体积百分比计的大于0.5%且小于9%的量存在;和/或
-一种或多种其他成分、优选有机成分以基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计的大于0.5%并且小于6%的量存在。
15.如前一项权利要求所述的预浸料,其中,所述热可逆水胶体以基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计的大于0.5%并且小于4%的量存在,和/或所述其他成分是有机的并且选自分散剂、粘合剂、杀生物剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂、干燥调节剂及其混合物。
16.如前述权利要求中任一项所述的预浸料,其中,所述其他成分的按质量计的量与热可逆水胶体的按质量计的量的比率小于1,所述热可逆水胶体和所述“其他成分”的量表示为基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计。
17.如前一项权利要求所述的预浸料,其中,所述比率小于0.6。
18.如前述权利要求中任一项所述的预浸料,所述预浸料包装在密封袋中。
19.一种用于制造预浸料的方法,所述方法包括以下步骤:
1)制备具有以下组成的可凝胶化液体:
-20%至60%的陶瓷颗粒,基于所述可凝胶化液体体积按体积百分比计;
-0%至10%的金属颗粒,基于所述可凝胶化液体体积按体积百分比计;
-0.2%至10%的热可逆水胶体,基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计;
-0%至7%的一种或多种其他成分、优选有机成分,基于所述陶瓷颗粒和所述金属颗粒的总质量按质量百分比计;
-至100%的剩余部分为水;
2)将所述可凝胶化液体施用至纤维支撑物的陶瓷纤维;
3)通过降低所述可凝胶化液体的温度,使所述可凝胶化液体凝胶化为可液化凝胶形式,以便获得预浸料;
4)优选地,储存所述预浸料。
20.如前一项权利要求所述的用于制造预浸料的方法,其中,所述热可逆水胶体选择为使得所述可凝胶化液体的凝胶化温度大于20℃且小于60℃。
21.一种用于制造陶瓷基体组分的方法,所述方法包括以下步骤:
5)使如权利要求1至18中任一项所述的预浸料或如权利要求19和20中任一项所述制造的预浸料的可液化凝胶液化,以便将所述可液化凝胶转化为可凝胶化液体;
6)将所述预浸料成型以获得可变形预制件;
7)任选地,将所述可凝胶化液体凝胶化,以获得硬化的预制件;
8)干燥从步骤6)或任选地从步骤7)得到的所述预制件以得到陶瓷基体组分;
9)任选地,烧结从步骤8)获得的所述陶瓷基体组分。
22.一种用于保存如权利要求1至18中任一项所述的预浸料或如权利要求19和20中任一项所述制造的预浸料的方法,其中,将所述预浸料储存大于1个月、优选在密封袋中。
23.如前一项权利要求所述的用于保存预浸料的方法,其中,将所述预浸料储存大于6个月。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1239448A (zh) * 1996-10-24 1999-12-22 普罗克特和甘保尔公司 利用热可逆材料形成陶瓷铸型的方法
CN1281398A (zh) * 1997-12-08 2001-01-24 密尔沃基工程学院 用失金属模型形成陶瓷模的方法
CN1285075A (zh) * 1997-12-22 2001-02-21 Abb股份有限公司 介电凝胶组合物、这种介电凝胶组合物的用途、包含这种凝胶组合物的绝缘dc-电缆以及制造包含这种凝胶组合物的绝缘dc-电缆的方法
JP2003192448A (ja) * 2001-12-27 2003-07-09 Ngk Insulators Ltd 成形体の製造方法、成形用材料、成形体および焼結体
EP1329439A1 (en) * 2002-01-14 2003-07-23 "VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK", afgekort "V.I.T.O." Method for producing metallic and ceramic foams
FR2873686A1 (fr) * 2004-07-28 2006-02-03 Saint Gobain Ct Recherches Procede d'obtention de ceramiques poreuses
US20070142600A1 (en) * 2003-02-13 2007-06-21 Hexcel Composites Limited Thermosetting resin compositions
EP2943448A1 (en) * 2013-01-14 2015-11-18 Coi Ceramics, Inc. Methods of forming ceramic matrix composite structures, apparatuses for forming ceramic matrix composite structures, and ceramic matrix composite structures
US20190210930A1 (en) * 2016-06-22 2019-07-11 Universität Bayreuth Ceramic composite materials and method for producing same
WO2019175501A1 (fr) * 2018-03-13 2019-09-19 Safran Ceramics Composite a matrice ceramique oxyde/oxyde

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1239448A (zh) * 1996-10-24 1999-12-22 普罗克特和甘保尔公司 利用热可逆材料形成陶瓷铸型的方法
CN1281398A (zh) * 1997-12-08 2001-01-24 密尔沃基工程学院 用失金属模型形成陶瓷模的方法
CN1285075A (zh) * 1997-12-22 2001-02-21 Abb股份有限公司 介电凝胶组合物、这种介电凝胶组合物的用途、包含这种凝胶组合物的绝缘dc-电缆以及制造包含这种凝胶组合物的绝缘dc-电缆的方法
JP2003192448A (ja) * 2001-12-27 2003-07-09 Ngk Insulators Ltd 成形体の製造方法、成形用材料、成形体および焼結体
EP1329439A1 (en) * 2002-01-14 2003-07-23 "VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK", afgekort "V.I.T.O." Method for producing metallic and ceramic foams
US20070142600A1 (en) * 2003-02-13 2007-06-21 Hexcel Composites Limited Thermosetting resin compositions
FR2873686A1 (fr) * 2004-07-28 2006-02-03 Saint Gobain Ct Recherches Procede d'obtention de ceramiques poreuses
EP2943448A1 (en) * 2013-01-14 2015-11-18 Coi Ceramics, Inc. Methods of forming ceramic matrix composite structures, apparatuses for forming ceramic matrix composite structures, and ceramic matrix composite structures
US20190210930A1 (en) * 2016-06-22 2019-07-11 Universität Bayreuth Ceramic composite materials and method for producing same
WO2019175501A1 (fr) * 2018-03-13 2019-09-19 Safran Ceramics Composite a matrice ceramique oxyde/oxyde

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ERIC N. GILBERT等: "Metal particle modification of composite matrices for customized density applications", 《POLYMER COMPOSITES》 *
ERIC N. GILBERT等: "Metal particle modification of composite matrices for customized density applications", 《POLYMER COMPOSITES》, vol. 23, no. 1, 28 February 2002 (2002-02-28), pages 132 - 140, XP055752294, DOI: 10.1002/pc.10419 *

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