[发明专利]一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，属于特殊功能材料制备领域。

背景技术

碳化硅泡沫陶瓷具有透波、隔热、力学性能优良等综合性能，已在航空宇航领域得到了广泛应用，而掺杂铍元素的含铍碳化硅陶瓷具有比碳化硅更优异的性能，在国防军工方面也受到了关注。含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法对其性能具有重要的影响，而含铍聚碳硅烷经高温裂解可制备碳化硅泡沫陶瓷。

现有的碳化硅泡沫陶瓷的制备方法有：

(1)添加造孔剂工艺。该方法的缺点是难以制取高气孔率制品，气孔分布均匀性，对造孔剂的分散性要求比较高，在烧结后，造孔剂会留在碳化硅泡沫陶瓷中，会影响其透波性能。

(2)有机泡沫浸渍工艺。有机泡沫和水基浆料之间没有良好的兼容性，因此，若不进行一定的加工过程，挂浆陶瓷坯体后有很多的有机泡沫将出现孔筋裸露、涂盖不平等缺陷，直接影响制备出的碳化硅泡沫陶瓷的力学性能。

(3)液相渗硅法。液相/气相渗硅法是在高温下将含有Si的液相或气相前驱体，如熔融Si、SiO₂溶胶、Si蒸气和气相SiO，需要较高的温度和较长的反应时间。

(4)反应烧结法。该方法需要很高的烧结温度(2000℃以上)，还需添加助烧剂，因而影响了材料的高温性能，限制了泡沫陶瓷材料的应用。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足之处，提供一种透波好，隔热高，力学性能优异的含铍碳化硅透波材料以及该材料的制备方法。

一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法：以含铍聚碳硅烷粉末作为含铍碳化硅泡沫陶瓷先驱体，与多元醇，催化剂等按一定比例混合，通过电动搅拌器搅拌、超声波震荡等方式使之充分混合均匀，再加入异氰酸酯，充分搅拌均匀后将溶液注入模具中，在一定温度下发泡固化，然后取出泡沫预制件，经预氧化处理后，在氮气氛围下陶瓷化。

本发明一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一

按质量比，含铍聚碳硅烷：多元醇：催化剂＝1-2：1-2：0-1；配取含铍聚碳硅烷、多元醇、催化剂；将所配取的多元醇、催化剂混合均匀后，在搅拌状态，将配取的含铍聚碳硅烷粉末加入其中，至含铍聚碳硅烷、多元醇、催化剂充分混合均匀，得到混合溶液；所述催化剂选自二氯甲烷、聚二甲基硅氧烷重的至少一种；

步骤二

按质量比，异氰酸酯：含铍聚碳硅烷＝1-2:1-2；将异氰酸酯加入步骤一所得混合溶液中，搅拌均匀，得到含异氰酸酯的混合溶液；

步骤三

将步骤二所得含异氰酸酯的混合溶液注入到壁面涂有脱模剂的模具中，密封4～5h，获得先驱体泡沫；

步骤四

在180-250℃，对步骤三所得先驱体泡沫进行预氧化处理；得到预氧化处理后的先驱体泡沫；

步骤五

在保护气氛下，于800-1500℃，对步骤四所得预氧化处理后的先驱体泡沫进行陶瓷化处理，得到透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷。

本发明一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，步骤一中所述含铍聚碳硅烷的粒径小于等于0.065毫米，优选为0.02-0.05毫米，进一步优选为0.035-0.04毫米。

本发明一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，步骤一中所述含铍聚碳硅烷中，铍的质量百分含量为0.05-0.2％，优选为0.1-0.15％，进一步优选为0.12-0.15％。

本发明一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，步骤一中所述含铍聚碳硅烷是通过乙酰丙酮铍与聚碳硅烷反应得到的，所述聚碳硅烷的数均分子量在2200以下，优选为1500-2200，进一步优选为1800-2100，所述聚碳硅烷的支链上有Si-H键。

本发明所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。

本发明所述多元醇选自聚氧化丙烯二醇(ppg)、聚四氢呋喃(PTMEG)、聚己内脂二醇(PCL)中的至少一种。所述多元醇的分子量为1500-2000。

本发明所述脱模剂为甲基硅油。

本发明一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，将步骤二所得含异氰酸酯的混合溶液注入到壁面涂有脱模剂的模具中，在室温下，密封4～5h，获得先驱体泡沫。

本发明一种透波型闭孔含铍碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，步骤四中，在空气气氛下，于180-250℃，对步骤三所得先驱体泡沫进行预氧化处理2-4小时。