[发明专利]玉米芯结构遗态陶瓷基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种复合材料的制备方法，具体涉及一种玉米芯结构遗态陶瓷基复合材料的制备方法。

背景技术

目前，公知的具有遗态结构的氧化物、碳化物、氮化物陶瓷复合材料的技术有：1)材料导报[J]，2006(10)：5-7刊登的《遗态材料的研究理念和研究进展》；2)化学进展[J]，2008，20(6)：989-1000刊登的《生物模板法制备木材陶瓷》；3)宁夏工程技术[J]，2006，6：130-134中刊登的《以木材为模板制备TiN/C多孔陶瓷》；4)昆明理工大学硕士学位论文，2006，19：1-88《烟杆基木质陶瓷的制备及表征》；5)专利《生态陶瓷、金属复合材料的制备方法》(专利号ZL02137503.8，公开号CN1403620，公开日2003.03.19)；6)专利《制备木陶瓷的方法》(申请号200910083971.6，公开号CN10156314，公开日2009.10.28)；7)专利《麻纤维遗态结构氧化锡或氧化铝复合材料的制备方法》(专利号ZL200810231644.6，公开号CN101381098，公开日2009.03.11)；8)专利《用玉米芯生产植物炭的方法和装置》(专利号ZL88106815.2公开号CN1041384，公开日1990.04.18)。

以上公开的技术主要以木、竹、秸秆、麻、烟杆、生物矿物等天然生物材料为生物模板，通过改性处理的方式，向生物模板中浸渍前驱体有机硅聚合物、金属醇盐或其溶胶、金属无机盐或在高温下液相、气相渗硅制备遗态结构氧化物、碳化物、氮化物陶瓷复合材料，没有以玉米芯为生物模板结构制备遗态陶瓷复合材料。而玉米芯作为农业副产物，产量巨大，来源广泛，且具有较好的机械强度，具有高的含碳量和低的灰分及硫含量，比表面积大、孔结构规则，其放射状多孔结构有利于形成各向异性。因此，研究和开发玉米芯结构遗态陶瓷复合材料，不仅使所制备的遗态材料，在结构上遗传了玉米芯结构的放射状、多维的本征精细结构，并赋予了其新的功能，使其具有质轻、消振、吸音、耐高温、抗氧化、减摩耐磨、承载、传感和电磁屏蔽性好的特点，从而扩展其应用领域。同时能够有效地利用农业副产品玉米芯，为增加其经济价值提供了一条便捷的利用途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玉米芯结构遗态陶瓷基复合材料的制备方法，解决了现有的制备方法无法以玉米芯为生物模板结构制备遗态陶瓷复合材料的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种玉米芯结构遗态陶瓷基复合材料的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：制备玉米芯结构模板或玉米芯结构/前驱体复合模板，

制备玉米芯结构模板具体按照以下步骤实施：取玉米芯，浸渍热固性树脂后，热压固化或常温固化，得到玉米芯结构模板；

制备玉米芯结构/前驱体复合模板具体按照以下步骤实施：取玉米芯，采用溶胶凝胶法，浸渍前驱体溶液或前驱体溶胶，后经干燥浸渍处理，形成玉米芯组织结构/前驱体浸渍剂复合体，将玉米芯结构/前驱体浸渍剂复合体浸渍热固性树脂后，热压或常温固化，得到玉米芯结构/前驱体复合模板；

步骤2：将步骤1制备的玉米芯结构模板置于真空热压炉中，在真空或惰性气体保护气氛下，以3-20℃/min的升温速率升温至500-1800℃，保温1-10h，冷却，得到遗态碳模板；

或，将步骤1制备的玉米芯结构/前驱体复合模板置于真空热压炉中，在真空或惰性气体保护气氛下，以3-20℃/min的升温速率升温至500-1800℃，保温1-10h，冷却，得到遗态陶瓷复合材料；

步骤3：将步骤2制备的遗态碳模板或遗态陶瓷复合材料浸渍前驱体溶液或前驱体溶胶后，置于真空热压炉中，在真空或惰性气体保护气氛下，经真空碳热还原反应，得到玉米芯结构遗态陶瓷基复合材料；

或，将步骤2制备的遗态碳模板在真空或惰性气体保护下，液相渗硅或气相渗硅，得到玉米芯结构遗态陶瓷基复合材料。

本发明的特征还在于，

其中的热固性树脂采用酚醛树脂、环氧树脂或呋喃树脂中的一种。

其中的浸渍采用自然浸渍、正负压浸渍或超声浸渍中的一种。

其中的前驱体溶液采用有机硅聚合物溶液、金属醇盐溶液或金属无机盐溶液中的一种。

其中的前驱体溶胶采用有机硅聚合物溶胶、金属醇盐溶胶或金属无机盐溶胶中的一种。

其中的步骤1中的热压固化，温度为100-150℃、压强为0.1MPa-1.5MPa，热压时间为0.5-5h。

其中的步骤2中的冷却采用随炉冷却或温控冷却。