[發(fā)明專(zhuān)利]一種高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧多孔陶瓷的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310617437.5
• 申請(qǐng)日: 2013-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103588482A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王京陽(yáng);吳貞;孫魯超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/505
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/505;C04B38/06;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多孔陶瓷材料領(lǐng)域，具體為一種通過(guò)發(fā)泡注凝工藝制備高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧(γ-Y₂Si₂O₇)多孔陶瓷材料的方法。

背景技術(shù)

釔硅氧(γ-Y₂Si₂O₇)陶瓷具有許多卓越的性能，其熱導(dǎo)率極低（<3W/(m·K)，>300℃）、熱膨脹系數(shù)?。ā?.9×10^-6K^-1，25～1400℃）、損傷容限良好、耐熱腐蝕性高，還具有優(yōu)良的化學(xué)和熱穩(wěn)定性（J.Y.Wang,et?al.Acta.Mater.(材料學(xué)報(bào)).2007(55):6019–26.）。憑借其優(yōu)異的綜合性能使得γ-Y₂Si₂O₇陶瓷具有廣闊的應(yīng)用前景，例如：可作為高溫結(jié)構(gòu)材料、硅基陶瓷的環(huán)障涂層和優(yōu)良的絕熱材料等。

目前，關(guān)于釔硅氧陶瓷塊體材料和涂層制備及性能方面的研究較多，而γ-Y₂Si₂O₇多孔陶瓷的合成和性能的相關(guān)報(bào)道很少。γ-Y₂Si₂O₇多孔陶瓷將擁有γ-Y₂Si₂O₇陶瓷和多孔陶瓷共同的優(yōu)點(diǎn)，即高比表強(qiáng)度、高孔隙率、低熱導(dǎo)率、低密度以及良好抗氧化和耐高溫等性能（A.R.Studart,et?al.J.Am.Ceram.Soc.(美國(guó)陶瓷學(xué)會(huì)會(huì)刊).2006(89):1771-89.）。所以，γ-Y₂Si₂O₇多孔陶瓷可作為航空、航天領(lǐng)域中優(yōu)良的熱絕緣和熱防護(hù)材料，具備極其誘人的前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧多孔陶瓷的制備方法，使γ-Y₂Si₂O₇多孔陶瓷具有高孔隙率和高強(qiáng)度的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧多孔陶瓷的制備方法，釔硅氧陶瓷材料為γ-Y₂Si₂O₇多孔陶瓷，具體步驟如下：

1）漿料的配制：按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，以Y₂O₃和SiO₂摩爾比1：2的混合粉末80～120份、去離子水30～50份、有機(jī)單體4～8份、分散劑0.5～1.5份、交聯(lián)劑N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺0.3～0.9份為原料，進(jìn)行混合，然后攪拌1～4小時(shí)，形成漿料；

2）按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，向所述漿料中加入發(fā)泡劑十二烷基硫酸鈉0.5～1.5份，攪拌進(jìn)行發(fā)泡15～30分鐘，接著加入起皮抑制劑0.5～1.5份、催化劑N,N,N′,N′-四甲基乙二胺2～6份和引發(fā)劑過(guò)硫酸銨1～5份，攪拌20～60秒后立刻注模，脫模后形成坯體；

3）將坯體在室溫下干燥24～48小時(shí)，然后在烘箱中60～90℃干燥24～36小時(shí)，最后在空氣中1500～1550℃下進(jìn)行高溫反應(yīng)燒結(jié)，燒除有機(jī)物凝膠，便可獲得兼具宏觀(guān)孔和微米孔的γ-Y₂Si₂O₇多孔陶瓷材料。

所述的高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧多孔陶瓷的制備方法，γ-Y₂Si₂O₇多孔陶瓷材料的孔隙率范圍為75～85%，宏觀(guān)孔均勻分布，孔徑范圍為80～300μm，宏觀(guān)孔的孔壁具有微米孔，孔徑范圍為0.1～2μm。

所述的高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧多孔陶瓷的制備方法，Y₂O₃和SiO₂的混合粉末的粒度尺寸范圍為0.1～3.5μm。

所述的高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧多孔陶瓷的制備方法，有機(jī)單體為丙烯酰胺或N-羥甲基丙烯酰胺，分散劑為聚乙烯亞胺或檸檬酸銨；起皮抑制劑為聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚乙二醇或淀粉。

所述的高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧多孔陶瓷的制備方法，催化劑N,N,N′,N′-四甲基乙二胺和引發(fā)劑過(guò)硫酸銨為質(zhì)量分?jǐn)?shù)15～25%的水溶液。

所述的高孔隙率及高強(qiáng)度釔硅氧多孔陶瓷的制備方法，高溫反應(yīng)燒結(jié)的升溫速率為4～8℃/分鐘，保溫時(shí)間為1.5～2.5小時(shí)。