[發(fā)明專利]一種SiC-SiAlCN微晶玻璃的制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010162862.6
• 申請(qǐng)日: 2010-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN101844870A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張躍;李松;于濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C10/02
• 分類號(hào): C03C10/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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?zé)峤馓沾汕膀?qū)體聚合物合金制備非氧化物微晶玻璃的制造方法。

背景技術(shù)

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(xù)、致密的玻璃相中的復(fù)相材料，由于微晶玻璃是由晶體和非晶或無定形體構(gòu)成的，并且具有特殊的晶體均勻分散的多維復(fù)合結(jié)構(gòu)，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(yōu)異特性，成為一類獨(dú)特的新型材料。由于其優(yōu)異的性能及其特性的可設(shè)計(jì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，微晶玻璃已在從日常生活、建筑裝飾到光學(xué)、電子器件、生物材料以及軍事國防、航空航天等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

微晶玻璃的特性是由其構(gòu)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(xué)性能隨溫度升高急劇下降，因此傳統(tǒng)微晶玻璃在高溫環(huán)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“Developmentand?characterization?of?Si-Al-O-N-C?ceramic?composites?obtained?frompolysiloxane-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(lián)后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下高溫裂解，制備了SiC、AlN、SiAlON顆粒分散在非晶SiOC中的SiAlONC復(fù)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(xiàn)局域的晶體富集區(qū)而降低性能；非晶相SiOC網(wǎng)絡(luò)由于有低配位O的存在，使該復(fù)相陶瓷高溫力學(xué)性能下降；而且此復(fù)相陶瓷的熱穩(wěn)定性不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了使微晶玻璃能在1400℃～1500℃下穩(wěn)定使用，同時(shí)也為了改善現(xiàn)有微晶玻璃的制備方法和改變現(xiàn)有微晶玻璃的氧化物組成所引起的問題。本發(fā)明的一種全新的高共價(jià)鍵碳氮化合物體系微晶玻璃，既SiC-SiAlCN微晶玻璃，SiC晶粒彌散分布在SiAlCN非晶相中，SiC晶粒是從固化物中PCS微區(qū)析晶獲得，PAS區(qū)域熱解后獲得SiAlCN高共價(jià)鍵非晶相。該微晶玻璃具有高溫穩(wěn)定性好，抗高溫氧化，可適用于高溫有氧環(huán)境下長時(shí)間使用。

本發(fā)明的一種SiC-SiAlCN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和氫化鈣CaH₂經(jīng)A開口裝入第一反應(yīng)容器中，在溫度105℃～110℃下進(jìn)行回流除去甲苯中的痕量水，然后再在110℃～112℃下進(jìn)行蒸餾制得無水甲苯；

用量：100ml的甲苯中加入1g～10g的氫化鈣；

步驟二：制液態(tài)聚鋁硅氮烷

(A)通過A開口向第二反應(yīng)容器中充入5min～10min的N₂，N₂流量為30ml/min～40ml/min；

(B)將金屬鋁有機(jī)物和聚硅氮烷經(jīng)B開口裝入第二反應(yīng)容器中；

(C)通過磁力攪拌設(shè)備調(diào)節(jié)四氟磁力轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為600r/min～800r/min；

(D)在溫度20℃～25℃下攪拌反應(yīng)50min～150min后，再在溫度40℃～45℃下攪拌反應(yīng)5h～15h得到液態(tài)聚鋁硅氮烷；

用量：以金屬鋁有機(jī)物中鋁的摩爾含量為計(jì)量參考，1mol的所述鋁中加入200g～750g的聚硅氮烷；

所述金屬鋁有機(jī)物可以是三甲基鋁烷、三乙基鋁烷、二甲基氨基鋁烷、氫化鋁、乙酰丙酮鋁或者異丙醇鋁中的一種；

第二反應(yīng)容器的A開口上安裝有N₂管，該N₂管用于向第二反應(yīng)容器中輸入N₂，N₂流量為30ml/min～40ml/min；

步驟三：制PCS-甲苯溶液

將聚碳硅烷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；

步驟四：制PAS-甲苯溶液

將步驟二制得的液態(tài)聚鋁硅氮烷溶解于步驟一制得的無水甲苯中形成PAS-甲苯溶液；

用量：1ml的無水甲苯中加入0.1ml～1.0ml的液態(tài)聚鋁硅氮烷；

步驟五：制前驅(qū)體聚合物合金