CN115594507B - 一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及耐火陶瓷材料技术领域，具体公开了一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料及其制备方法。一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，主要由如下重量份数的原料制成：碳化硅80‑95份、硅粉20‑30份、氮化硅2‑5份、造孔剂3.5‑6份、烧结助剂3‑8份、匀孔剂1.5‑2份；所述匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比(10‑18):(7‑15):(3‑8)组成。本申请的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料具有高气孔率、孔径分布窄的优点。

Description

一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及氮化硅结合碳化硅耐火陶瓷材料技术领域，更具体地说，它涉及一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料及其制备方法。
背景技术
氮化硅结合碳化硅陶瓷是一种结构陶瓷材料，一般是采用高纯度的碳化硅和硅粉作为原料，半干或者注浆形成坯体，通过氮化反应烧结而成，产品具有较高的硬度，仅次于金刚石。并且还具有低膨胀、高导热、耐腐蚀、抗氧化、绝缘等优良性能，被广泛应用于钢铁工业、有色冶金、陶瓷、半导体等领域。
对于反应型烧结氮化硅结合碳化硅制品，在硅粉与氮气发生反应的过程中，大致经历两个温度段：首先是升温阶段，是由初始温度升高至1100℃左右；然后是原料的氮化反应阶段，是升温至1100-1380℃左右，在高温条件下硅与氮气反应生产氮化硅结合相，形成空间网络结构，将碳化硅颗粒结合在一起。
随着技术的不断发展，氮化硅结合碳化硅材料也朝着多元化的发展方向前进，其中多孔氮化硅结合碳化硅材料也得到飞速发展，多孔氮化硅结合碳化硅陶瓷材料是在氮化硅结合碳化硅材料配方的基础上，加入成孔剂在高温环境下形成复杂的孔隙结构，具有高强度、高吸附的特点，可以用于高温烟气处理等领域。
如申请公告号为CN104926316A的中国专利申请公开了一种多孔氮化硅结合碳化硅复合陶瓷材料及其制备方法，是以25-75wt％的硅粉、12-69wt％的碳化硅粉、3-8wt％的烧结助剂和3-5wt％的结合剂为原料，混合均匀，再加入所述原料0.1-2wt％的Fs60和5-30wt％的复合发泡剂，然后在氮气气氛下烧结制得多孔氮化硅结合碳化硅复合陶瓷材料。
针对上述的多孔氮化硅结合碳化硅陶瓷材料，采用淀粉作为成孔组分时，高温分解过程不易控制，虽然孔隙率可以保证，但是孔径分布较宽，综合性能不佳。
发明内容
为了改善多孔碳化硅结合碳化硅材料的孔径分布状态，本申请提供一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，采用如下的技术方案：
一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，主要由如下重量份数的原料制成：碳化硅80-95份、硅粉20-30份、氮化硅2-5份、造孔剂3.5-6份、烧结助剂3-8份、匀孔剂1.5-2份；所述匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比(10-18):(7-15):(3-8)组成；
所述DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺，包括如下步骤：
1)将DOPO与芳香族席夫碱加入溶剂内混合均匀制得分散液；
2)将分散液不断搅拌下，在溶剂的回流温度下反应8-12h，过滤、干燥后即得。
通过采用上述技术方案，在氮气氛围下进行高温烧结，硅粉与氮气反应生成氮化硅结合物，将碳化硅颗粒粘结起来，相互紧密结合形成以Si3N4为结合相的碳化硅制品。并且，加入的造孔剂组分可以帮助碳化硅、硅粉等原料之间融合形成均质体，改善原料颗粒表面的分散性，为坯体成型创建良好的条件。同时，造孔剂在高温条件下会进行分解，产生的高温气态物质在挥发过程中于氮化硅结合碳化硅制品内留下大量的网状气孔通道，不仅有利于氮气的进入，提升硅粉与氮气之间的反应效率，还可以获得较佳的气孔率。
造孔剂在高温条件下进行分解时，分解的速度和状态非常难以控制，容易出现分解失控的现象，导致高温气态物质产生的孔隙结构不均匀，孔径分布较宽，也会造成生产的氮化硅晶须对碳化硅颗粒的搭接粘结效果较差，整体的力学性能变差。而且较宽的孔径分布也会限制微孔氮化硅结合碳化硅制品的使用。本申请中加入匀孔剂后，DOPO芳香族席夫碱衍生物分子结构中含有磷菲环，能够在合理程度内抑制造孔剂组分的分解，同时磷酸锆和聚乳酸可以包覆在DOPO芳香族席夫碱与造孔剂组分之外形成致密的凝聚层，减少失控分解的现象，使得造孔剂组分可以平稳、有序的进行气态分解，形成均匀细密的微孔隙结构。
另外，随着时间的推移，高温烧结的不断进行，聚乳酸、DOPO芳香族席夫碱自身也会后于造孔剂组分发生分解，由于此时孔隙结构的基本结构已经形成，此时匀孔剂组分形成的气态物质可以在孔隙结构内进行冲击，对孔隙内壁出现的熔滴刺、不规则封闭层进行规整，进一步提高孔径均匀度，最终获得孔径分布较窄的微孔氮化硅结合碳化硅材料，具有低密度、高强、孔隙结构均匀等优点。
优选的，所述芳香族席夫碱由芳香醛与氨基苯酚加成反应制得。
优选的，芳香醛为对苯二甲醛、苯甲醛、苯乙醛中的一种。
优选的，氨基苯酚为3-氨基苯酚、2-氨基苯酚、对氨基苯酚中的一种。
通过采用上述技术方案，优化和调整芳香族席夫碱的种类，采用芳香醛和氨基苯酚进行加成反应，形成具有亚胺特性基团的芳香族席夫碱，然后芳香族席夫碱与DOPO分子上的P-H键发生加成反应，形成的DOPO芳香族席夫碱衍生物能够在高温条件下进行部分裂解，吸收热量，进一步增强DOPO磷菲环的分解调节性能，使得造孔剂的分解处于可控、平稳的状态。
优选的，所述碳化硅的中值粒径为20-100μm，硅粉的中值粒径为0.1-1μm。
通过采用上述技术方案，碳化硅的粒径过高会影响坯体成型的体积密度，造成坯体的致密性下降，而硅粉的粒径也会影响与氮气的反应效率，容易发生剧烈反应造成坯体内热量聚集上升，会诱发碳化硅表面出现流硅现象，优化和调整碳化硅和硅粉的粒径分布，平衡烧结过程中的反应速率和材料的致密性能。
优选的，所述造孔剂为糊精、木质素磺酸钙、聚乙烯醇中的至少一种。
通过采用上述技术方案，试验和筛选造孔剂的种类，控制造孔剂组分的基础分解速率，进一步改善材料内部的孔隙结构状态，提升产品的孔径均匀性。
优选的，所述碳化硅与匀孔剂的质量比为(40-47):1。
通过采用上述技术方案，优化和调整碳化硅与匀孔剂的质量比组成，平衡匀孔剂高温烧结过程中的调节作用与氮化反应过程的实际反应速率，在不影响产品性能的同时获得较窄的孔径分布。
优选的，所述原料中还包括1.2-1.8重量份数的全氟丁基磺酸钾。
通过采用上述技术方案，高温条件下全氟丁基磺酸钾能够分解磺酸，促进DOPO芳香族席夫碱与造孔剂组分之间进行重排交联，对热量的传递过程进行调控，进一步提高孔隙结构的均匀性。
第二方面，本申请提供一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：取配方量的碳化硅、硅粉、氮化硅、造孔剂、烧结助剂、匀孔剂混合均匀制得粉料；
S2：将水、粉料混合均匀制得料浆；
S3：将料浆进行注浆成型、干燥制得坯体，然后将坯体在氮气氛围下进行烧结即得。
通过采用上述技术方案，先将固体原料进行混合制得粉料，促进各组分之间的分散均匀性，减少造孔剂组分的团聚现象，然后在与水混合均匀制得料浆，最后进行干燥、烧结，有利于提高产品性能的稳定性。
优选的，所述步骤S3中，烧结是先升温至200-250℃保温15-30min，然后以10-12℃/min的升温速率升高至1100-1250℃，再以2-5℃/min的升温速率升高至1350-1450℃，并保温2-3.5小时即得。
通过采用上述技术方案，优化和调整烧结制成工艺，先以较快的升温速度达到1100-1250℃，为造孔剂、匀孔剂发挥相应作用提供缓冲活化时间。然后再以较慢的升温速度升至烧结温度，促进各原料的原子扩散，形成致密化、孔隙结构可控的烧结体，具有较高的气孔率和较窄的孔径分布。
优选的，所述步骤S1中还包括加入全氟丁基磺酸钾的步骤。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用造孔剂与匀孔剂复配使用，调节造孔剂组分在烧结过程中的分解状态，减少失控等非正常分解现象产生的不规则、不均匀孔隙结构的几率，在保证制品气孔率的同时获得较窄的孔径分布。
2、本申请中优化芳香族席夫碱的种类，并加入全氟丁基磺酸钾，进一步改善造孔剂的分解状态，提升孔隙结构的均匀性。
3、采用本申请的制备方法制得的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料具有较高的气孔率和较窄的孔径分布。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。
实施例
实施例1
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅95kg、硅粉20kg、氮化硅5kg、造孔剂3.5kg、烧结助剂8kg、匀孔剂1.5kg。
其中，碳化硅的纯度大于97％，中值粒径为200。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为5μm。造孔剂为淀粉。烧结助剂为氧化铝。匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比10:15:3组成。
本实施例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺，包括如下步骤：
1)将DOPO与芳香族席夫碱加入乙醇溶液内混合均匀制得分散液；
2)将分散液不断搅拌下，在乙醇的回流温度下反应12h，过滤、干燥后即得。
其中，芳香族席夫碱由苯甲醛与2-氨基苯酚进行加成反应制得。
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：取配方量的碳化硅、硅粉、氮化硅、造孔剂、烧结助剂、匀孔剂投入球磨罐中，加入适量无水乙醇作为研磨介质，以200r/min的转速球磨3h，然后放入烘箱内烘干制得粉料；
S2：将去离子水、粉料在容器内混合均匀制得料浆；
S3：将料浆在模具内进行注浆成型，现在室温下预干燥，然后放入烘箱内在80℃条件下干燥制得坯体，然后将坯体在氮气氛围下以8℃/min升温至1300℃保温1h，然后再以15℃/min升温至1500℃，保温3h后冷却即得。
实施例2
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅80kg、硅粉30kg、氮化硅5kg、造孔剂6kg、烧结助剂3kg、匀孔剂2kg。
其中，碳化硅的纯度大于97.5％，中值粒径为100。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为1μm。造孔剂为聚乙烯醇。烧结助剂为氧化钇。匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比10:15:3组成。
本实施例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺，包括如下步骤：
1)将DOPO与芳香族席夫碱加入丙二醇溶液内混合均匀制得分散液；
2)将分散液不断搅拌下，在丙二醇的回流温度下反应8h，过滤、干燥后即得。
其中，芳香族席夫碱由苯乙醛与对氨基苯酚进行加成反应制得。
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：取配方量的碳化硅、硅粉、氮化硅、造孔剂、烧结助剂、匀孔剂投入球磨罐中，加入适量无水乙醇作为研磨介质，以180r/min的转速球磨4h，然后放入烘箱内烘干制得粉料；
S2：将去离子水、粉料在容器内混合均匀制得料浆；
S3：将料浆在模具内进行注浆成型，现在室温下预干燥，然后放入烘箱内在80℃条件下干燥制得坯体，然后将坯体在氮气氛围下以8℃/min升温至1300℃保温1h，然后再以15℃/min升温至1500℃，保温3h后冷却即得。
实施例3
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅85kg、硅粉22kg、氮化硅3.5kg、造孔剂5kg、烧结助剂6.5kg、匀孔剂1.8kg。
其中，碳化硅的纯度大于97.5％，中值粒径为20。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为0.1μm。造孔剂为糊精、木质磺酸钙按质量比2:1组成。烧结助剂为氧化钇。匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比10:15:3组成。
本实施例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺，包括如下步骤：
1)将DOPO与芳香族席夫碱加入乙醇溶液内混合均匀制得分散液；
2)将分散液不断搅拌下，在乙醇的回流温度下反应10h，过滤、干燥后即得。
其中，芳香族席夫碱由对苯二甲醛与3-氨基苯酚进行加成反应制得。
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：取配方量的碳化硅、硅粉、氮化硅、造孔剂、烧结助剂、匀孔剂投入球磨罐中，加入适量无水乙醇作为研磨介质，以150r/min的转速球磨3.5h，然后放入烘箱内烘干制得粉料；
S2：将去离子水、粉料在容器内混合均匀制得料浆；
S3：将料浆在模具内进行注浆成型，现在室温下预干燥，然后放入烘箱内在80℃条件下干燥制得坯体，然后将坯体在氮气氛围下以8℃/min升温至1300℃保温1h，然后再以15℃/min升温至1500℃，保温3h后冷却即得。
实施例4
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料与实施例3的不同之处在于：匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比18:7:8组成，其余的与实施例3相同。
本实施例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺与实施例3相同。
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例3相同。
实施例5
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料与实施例3的不同之处在于：匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比15:12:5.5组成，其余的与实施例3相同。
本实施例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺与实施例3相同。
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例3相同。
实施例6
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料与实施例5的不同之处在于：原料中碳化硅的中值粒径为35μm，硅粉的中值粒径为0.5μm，其余的与实施例5相同。
本实施例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺与实施例5相同。
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例5相同。
实施例7
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料与实施例6的不同之处在于：原料中还包括1.2kg的全氟丁基磺酸钾，其余的与实施例6相同。
本实施例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺与实施例6相同。
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例6的不同之处在于：步骤S1中还加入了全氟丁基磺酸钾。
实施例8
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料与实施例6的不同之处在于：原料中还包括1.8kg的全氟丁基磺酸钾，其余的与实施例6相同。
本实施例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺与实施例6相同。
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例6的不同之处在于：步骤S1中还加入了全氟丁基磺酸钾。
实施例9
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例8的不同之处在于：步骤S3中，烧结是先升温至250℃保温15min，然后以10℃/min的升温速率升高至1250℃，再以5℃/min的升温速率升高至1450℃，并保温2小时即得，其余的与实施例8相同。
实施例10
本实施例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例8的不同之处在于：步骤S3中，烧结是先升温至200℃保温30min，然后以12℃/min的升温速率升高至1100℃，再以2℃/min的升温速率升高至1350℃，并保温3.5小时即得，其余的与实施例8相同。
对比例
对比例1
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅95kg、硅粉21.5kg、氮化硅5kg、造孔剂3.5kg、烧结助剂8kg。
其中，碳化硅的纯度大于97％，中值粒径为200。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为5μm。造孔剂为淀粉。烧结助剂为氧化铝。
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例1不同之处在于：未加入匀孔剂。
对比例2
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅95kg、硅粉20kg、氮化硅5kg、造孔剂3.5kg、烧结助剂8kg、匀孔剂1.5kg。
其中，碳化硅的纯度大于97％，中值粒径为200。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为5μm。造孔剂为淀粉。烧结助剂为氧化铝。匀孔剂由聚乳酸、磷酸锆按摩尔比15:3组成。
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例1相同。
对比例3
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅95kg、硅粉20kg、氮化硅5kg、造孔剂3.5kg、烧结助剂8kg、匀孔剂1.5kg。
其中，碳化硅的纯度大于97％，中值粒径为200。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为5μm。造孔剂为淀粉。烧结助剂为氧化铝。匀孔剂为DOPO芳香族席夫碱衍生物。
本对比例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺，包括如下步骤：
1)将DOPO与芳香族席夫碱加入乙醇溶液内混合均匀制得分散液；
2)将分散液不断搅拌下，在乙醇的回流温度下反应12h，过滤、干燥后即得。
其中，芳香族席夫碱由苯甲醛与2-氨基苯酚进行加成反应制得。
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例1相同。
对比例4
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅95kg、硅粉20kg、氮化硅5kg、造孔剂3.5kg、烧结助剂8kg、匀孔剂1.5kg。
其中，碳化硅的纯度大于97％，中值粒径为200。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为5μm。造孔剂为淀粉。烧结助剂为氧化铝。匀孔剂由四甲基氢氧化铵、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比10:15:3组成。
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例1相同。
对比例5
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅95kg、硅粉20kg、氮化硅5kg、造孔剂3.5kg、烧结助剂8kg、匀孔剂1.5kg。
其中，碳化硅的纯度大于97％，中值粒径为200。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为5μm。造孔剂为淀粉。烧结助剂为氧化铝。匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、碳酸钙按摩尔比5:1组成。
本对比例的DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺，包括如下步骤：
1)将DOPO与芳香族席夫碱加入乙醇溶液内混合均匀制得分散液；
2)将分散液不断搅拌下，在乙醇的回流温度下反应12h，过滤、干燥后即得。
其中，芳香族席夫碱由苯甲醛与2-氨基苯酚进行加成反应制得。
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例1相同。
对比例6
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，由如下重量的原料制成：碳化硅95kg、硅粉20kg、氮化硅5kg、造孔剂3.5kg、烧结助剂8kg、匀孔剂1.5kg。
其中，碳化硅的纯度大于97％，中值粒径为200。硅粉的纯度大于99.5％，中值粒径为5μm。造孔剂为淀粉。烧结助剂为氧化铝。匀孔剂为硅酸乙酯。
本对比例的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法与实施例1相同。
性能检测试验
检测方法
取实施例1-10以及对比例1-6的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料样品，采用毛细流孔径分布仪测试样品的孔径分布；利用排水法集合静水力学承重法测试样品孔隙率，测试结果如表1所示。
表1实施例1-10以及对比例1-6的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料样品性能测试数据
序号 孔隙率％ 孔径分布μm
实施例1 40.5 0.35-1.2
实施例2 46.7 0.5-1.6
实施例3 45.3 0.27-1
实施例4 43.1 0.2-0.85
实施例5 44.6 0.17-0.8
实施例6 48.6 0.16-0.9
实施例7 51.8 0.13-0.65
实施例8 50.9 0.15-0.7
实施例9 52.7 0.12-0.6
实施例10 52.1 0.12-0.65
对比例1 44.6 0.7-2.9
对比例2 43.5 0.3-2.5
对比例3 42.0 0.29-1.9
对比例4 42.9 0.35-2.3
对比例5 41.0 0.4-1.5
对比例6 44.1 0.6-2.5
分析实施例1-3以及对比例1并结合表1可以看出，采用造孔剂与匀孔剂复配使用，不仅可以获得较好的孔隙率，还可以改善材料内部的孔隙结构，孔径分布更窄更均匀。可以看出对比例1中未添加匀孔剂，孔径分布为0.7-2.9，这可能是部分淀粉出现严重烧蚀状态，形成了不均匀的、连通的孔隙结构，平均孔径增大，整体的孔隙结构非常不均匀。而实施例3中加入匀孔剂，将材料内部的孔径分布缩减至0.27-1，形成了细密均匀的孔隙结构。
分析实施例4-5、对比例2-4并结合表1可以看出，进一步优化和调整匀孔剂的组成配比，改善对造孔剂分解过程的调控状态，可以进一步缩减孔径分布至0.17-0.8，孔隙结构更加细密。
而对比例2中仅采用聚乳酸和磷酸锆，虽然起到一定的包覆缓冲作用，但对于造孔剂组分的分解调控能力不足，材料的孔隙率增加，平均粒径也大幅增加。对比例3中仅采用DOPO芳香族席夫碱衍生物时，在较短时间内可以调节造孔剂的分解状态，但随着时间的推移，热量的不断积累，没有凝聚层的缓冲作用，仍然会发生一些失控情况。对比例4中采用四甲基氢氧化铵作为匀孔剂组分，相较于DOPO芳香族席夫碱衍生物的调控作用大幅下降，孔径分布增加至0.35-2.3，孔隙结构不均匀。
分析实施例6、实施例7-8、实施例9-10、对比例5-6并结合表1可以看出，进一步优化烧制温度和原料的粒径，并且加入全氟丁基磺酸钾来辅助匀孔剂，进一步改善了材料内部的孔隙结构状态，相较于常规的匀孔物质，可以获得较窄孔径分布的同时进一步细化微孔，得到平均孔径更小，孔径分布更窄的微孔氮化硅结合碳化硅材料。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制成：碳化硅80-95份、硅粉20-30份、氮化硅2-5份、造孔剂3.5-6份、烧结助剂3-8份、匀孔剂1.5-2份；所述匀孔剂由DOPO芳香族席夫碱衍生物、聚乳酸、磷酸锆按摩尔比(10-18):(7-15):(3-8)组成；所述造孔剂为糊精、木质素磺酸钙、聚乙烯醇中的至少一种；
所述DOPO芳香族席夫碱衍生物的制备工艺，包括如下步骤：
1）将DOPO与芳香族席夫碱加入溶剂内混合均匀制得分散液；
2）将分散液不断搅拌下，在溶剂的回流温度下反应8-12h，过滤、干燥后即得。
2.根据权利要求1所述的一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，其特征在于，所述芳香族席夫碱由芳香醛与氨基苯酚加成反应制得。
3.根据权利要求2所述的一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，其特征在于，所述芳香醛为对苯二甲醛、苯甲醛、苯乙醛中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，其特征在于，所述碳化硅的中值粒径为20-100μm，硅粉的中值粒径为0.1-1μm。
5.根据权利要求1所述的一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，其特征在于，所述碳化硅与匀孔剂的质量比为(40-47):1。
6.根据权利要求1所述的一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料，其特征在于，所述原料中还包括1.2-1.8重量份数的全氟丁基磺酸钾。
7.一种如权利要求1-5任一所述的低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：取配方量的碳化硅、硅粉、氮化硅、造孔剂、烧结助剂、匀孔剂混合均匀制得粉料；
S2：将水、粉料混合均匀制得料浆；
S3：将料浆进行注浆成型、干燥制得坯体，然后将坯体在氮气氛围下进行烧结即得。
8.根据权利要求7所述的一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，烧结是先升温至200-250℃保温15-30min，然后以10-12℃/min的升温速率升高至1100-1250℃，再以2-5℃/min的升温速率升高至1350-1450℃，并保温2-3.5小时即得。
9.根据权利要求7所述的一种低密度微孔氮化硅结合碳化硅材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括加入全氟丁基磺酸钾的步骤。
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