[发明专利]一种改性硅基聚合物制备结构功能一体化涂层的方法

说明书

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。

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。