[發明專利]Ba2+

有效

• 申請號: 201710101837.9
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106747382B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 何培剛;付帥;苑景坤;賈德昌;王勝金;楊治華;段小明;蔡德龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C04B35/195
• 分類號: C04B35/195;C04B35/622
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳昕

本發明提供了一種Ba²⁺置換無機聚合物制備鋇長石塊體陶瓷的方法，屬于制備鋇長石塊體陶瓷方法技術領域。制備無機聚合物：將鋁硅酸鹽粉體溶解于硅酸鹽或鋁酸鹽水溶液中，注模成型，經固化后獲得無機聚合物。配置含Ba²⁺水溶液，摩爾濃度為0.1～2mol/L。將步驟一制備的無機聚合物浸泡在步驟二制備的含Ba²⁺水溶液中進行離子置換。將步驟三獲得的置換后的無機聚合物干燥，即獲得非晶態鋇長石前驅體。將步驟四獲得的鋇長石前驅體進行高溫處理，即獲得鋇長石塊體陶瓷。鋁硅酸鹽聚合物可直接澆筑成型復雜形狀構件，經過離子置換和高溫處理后可直接獲得復雜形狀BAS陶瓷；鋁硅酸鹽聚合物技術將為高效合成兼具復雜形狀的BAS陶瓷及其復合材料提供一條新途徑。

技術領域

本發明涉及一種Ba²⁺置換無機聚合物制備鋇長石塊體陶瓷的方法，屬于制備鋇長石塊體陶瓷的方法技術領域。

背景技術

以鋇長石為主晶相的玻璃陶瓷具有相穩定、耐高溫(＞1590℃)、熱膨脹系數小、抗氧化性好、耐酸堿腐蝕能力強、介電常數和介電損耗低等優點，因此其被廣泛用于高溫熱強材料、集成電路基板、雷達天線罩、先進發動機高溫結構件的復合材料基體等航空航天領域。傳統制備BAS玻璃陶瓷的方法包括高溫熔融法、溶膠凝膠法和離子交換法。高溫熔融法具有成分可控、操作方便、產量大的優點，但是存在制備溫度高、高溫污染坩堝、二次燒結成型的缺點；溶膠凝膠法可在分子尺度對BAS的化學組成進行設計，并且成分均勻性好，但是存在成本高、工藝復雜且不易控制的問題；離子交換法一般以A型沸石為前驅體，通過浸泡在含Ba⁺溶液中實現Ba⁺替代堿金屬離子，對離子交換后的沸石進行高溫處理即可獲得BAS玻璃陶瓷，離子交換法具有沸石前驅體價格低且種類多、較好的成分可設計性、可重復性高的優點，但是由于沸石具有特定的晶體結構，堿金屬離子受到較強的化學鍵束縛，因此離子置換工藝較為復雜，一般要經過多次、長時間重復置換才可獲得純度較高的BAS前驅體。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述現有技術存在的問題，進而提供一種Ba²⁺置換無機聚合物制備鋇長石塊體陶瓷的方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種Ba²⁺置換無機聚合物制備鋇長石塊體陶瓷的方法，步驟如下：

步驟一、制備無機聚合物：將鋁硅酸鹽粉體溶解于硅酸鹽水溶液或鋁酸鹽水溶液中，注模成型，經固化后獲得無機聚合物。

步驟二、配置含Ba²⁺水溶液，摩爾濃度為0.1～2mol/L。

步驟三、將步驟一制備的無機聚合物浸泡在步驟二制備的含Ba²⁺水溶液中進行離子置換。

步驟四、將步驟三獲得的置換后的無機聚合物干燥，即獲得非晶態鋇長石前驅體。

步驟五、將步驟四獲得的鋇長石前驅體進行高溫處理，即獲得鋇長石塊體陶瓷。

本發明使用的無機聚合物由含Si、Al和O元素的物質在堿性硅酸鹽水溶液中聚合而成、其空間結構為AlO₄和SiO₄單元相互交聯形成的三維網絡結構，并通過分布于網絡孔隙間的Li⁺，Na⁺，K⁺或Cs⁺等堿金屬離子來平衡四配位鋁的多余負電荷，具有制備溫度低、易摻雜改性、輕質、耐熱、耐腐蝕、環境友好等優點。鋁硅酸鹽聚合物類似于沸石組成但是具有非晶結構的特點，將使得Ba⁺替代其結構中的堿金屬離子更為容易實現；此外鋁硅酸鹽聚合物可直接澆筑成型復雜形狀構件，經過離子置換和高溫處理后可直接獲得復雜形狀BAS陶瓷；因此理論上講鋁硅酸鹽聚合物技術將為高效合成兼具復雜形狀的BAS陶瓷及其復合材料提供了一條新途徑。

附圖說明