[發明專利]一種SiC-SiBCN微晶玻璃的制造方法

無效

• 申請號: 201010162854.1
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101817641A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發明（設計）人: 張躍;李松;李亞靜;于濤
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C03C10/02
• 分類號: C03C10/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 李有浩

技術領域

本發明涉及一種微晶玻璃的制造方法，具體地說，是指一種采用高溫熱解陶瓷前 驅體聚合物合金制備的SiC-SiBCN微晶玻璃的制造方法。

背景技術

微晶玻璃材料是在單一均勻的玻璃相中析出晶體所形成的微晶體分散在連續、 致密的玻璃相中的復相材料，由于微晶玻璃是由晶體和非晶或無定形體構成的，并且 具有特殊的晶體均勻分散的多維復合結構，所以該材料具有諸多既不同于多晶的陶 瓷，也不同于玻璃的優異特性，成為一類獨特的新型材料。由于其優異的性能及其特 性的可設計性強的特點，微晶玻璃已在從日常生活、建筑裝飾到光學、電子器件、生 物材料以及軍事國防、航空航天等領域得到廣泛的應用。

微晶玻璃的特性是由其構成體微晶和玻璃的基本特性以及兩者的相互作用決定 的。目前的微晶玻璃都是基于硅酸鹽、鋁硅酸鹽和硼硅酸鹽玻璃體系，從中析出的晶 體也是石英、莫來石、長石等氧化物晶體，由于這些氧化物玻璃相的高溫力學性能隨 溫度升高急劇下降，因此傳統微晶玻璃在高溫環境下的使用受到了很大的限制。

《Materials?Science?Forum》2003年416卷第一期公開一篇“Development and?characterization?of?Si-Al-O-N-C?ceramic?composites?obtained?from polysiloxane-filler?mixtures”的文章，該文章中通過先將活性填料Si粉和Al粉 添加到聚甲基苯基硅氧烷中制備含金屬的聚合物，之后再加入惰性填料SiC粉體， 通過低溫交聯后在氮氣保護下高溫裂解，制備了SiC、AlN、SiAlON顆粒分散在非 晶SiOC中的SiAlONC復相陶瓷。填料采用粉體形式添加到聚硅氧烷中，難以保證 混合均勻，容易出現局域的晶體富集區而降低性能；非晶相SiOC網絡由于有低配位 O的存在，使該復相陶瓷高溫力學性能下降；而且此復相陶瓷的熱穩定性不好。

發明內容

本發明的目的是為了使微晶玻璃能在1400℃～1600℃下穩定使用，同時也為 了改善現有微晶玻璃的制備方法和改變現有微晶玻璃的氧化物組成所引起的問題。本 發明的一種全新的高共價鍵碳氮化合物體系微晶玻璃，既SiC-SiBCN微晶玻璃，SiC 晶粒彌散分布在SiBCN非晶相中，SiC晶粒是從固化物中PCS微區析晶獲得，PBS 區域熱解后獲得SiBCN高共價鍵非晶相。該微晶玻璃具有高溫穩定性好，抗高溫氧 化，可適用于高溫有氧環境下長時間使用。

本發明的一種SiC-SiBCN微晶玻璃的制造方法包括有下列制備步驟：

步驟一：制備無水甲苯

將甲苯C₆H₆和鈉Na經A開口裝入第一反應容器中，在溫度105℃～110℃下 進行回流除去甲苯中的痕量水，然后再在110℃～112℃下進行蒸餾制得無水甲苯； 100ml的甲苯中加入1g～5g的鈉；

步驟二：制PCS-甲苯溶液

將聚碳硅烷(PCS)溶解于步驟一制得的無水甲苯中形成PCS-甲苯溶液；

用量：1ml的無水甲苯中加入0.1g～1.0g的聚碳硅烷；

步驟三：制PBS-甲苯溶液

將聚硼硅氮烷(PBS)溶解于步驟一制得的無水甲苯中形成PBS-甲苯溶液；

用量：1ml的無水甲苯中加入0.1ml～1.0ml的聚硼硅氮烷(PBS)；

步驟四：制前驅體聚合物合金

將步驟二制得的PCS-甲苯溶液和步驟三制得的PBS-甲苯溶液在磁力攪拌速 度為600r/min～800r/min、溫度為20℃～25℃、攪拌時間為20min～50min下 混合制得前驅體聚合物合金；

用量：PCS-甲苯溶液與PBS-甲苯溶液的重量份比為1∶1、1∶2或者1∶3；

步驟五：去除前驅體聚合物合金中的溶劑

將前驅體聚合物合金裝入旋轉蒸發儀的梨形瓶中，抽真空至0.02MPa～ 0.05MPa，調節旋轉速度為20r/min～50r/min、蒸發溫度為40℃～50℃、蒸發 時間為20min～50min后得到PCS/PBS前驅體聚合物合金；

步驟六：固化制PCS/PBS固化物