[發明專利]一種泡沫碳外表面密封層的制備方法

有效

• 申請號: 201710115404.9
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106830995B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 陳照峰;余盛杰;汪洋
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C04B41/52
• 分類號: C04B41/52;C04B111/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種泡沫碳外表面密封層的制備方法，其特征在于，將SiO₂、ZrO₂、TiO₂陶瓷粉末按照1∶(0.1～0.5)∶(0～0.5)的摩爾比球磨混合均勻，然后配制混合陶瓷粉末濃度為2～10g/L的懸浮液，采用電泳沉積在泡沫碳外表面沉積混合陶瓷粉末；將聚丙烯酸鈉溶液、無水乙醇、硅溶膠按照1∶(1～5)∶(10～20)的質量比混合均勻，得到的混合膠液均勻地涂抹于電泳沉積后的泡沫碳材料外表面，然后在真空環境下，200～300℃熱處理，重復步驟(6)3～8次，即可在泡沫碳外表面得到均勻致密的密封層材料。本發明具有的優點：1、密封層主要為氧化物組成，提高復合材料高溫抗氧化能力；2、復合材料內部達到真空，提高復合材料的高溫隔熱性能；3、制備溫度低，工藝簡捷，周期短。

技術領域

本發明涉及一種密封層的制備方法，特別涉及一種泡沫碳外表面密封層的制備方法。

背景技術

目前，泡沫碳材料大都采用聚合物為原料，如酚醛樹脂、聚氨酯等熱固性或熱塑性樹脂，所制備的泡沫碳呈玻璃質結構，密度和導熱率很低，可以用作絕熱材料使用，大多利用其多孔性，用作沖擊能量的吸收、催化劑的載體、多孔電極以及氣體的過濾等。其中包括三聚氰胺泡棉碳化泡沫碳，這一類型泡沫碳為柔性泡沫碳材料，具有高回彈性，孔隙率高達99％以上，三維網狀結構形成大量中小孔結構，其孔徑一般為10～50μm，比表面積高。盡管碳化后體積收縮率高達90％，它的內部結構很好地繼承了三聚氰胺泡棉的三維網狀多孔結構，這也是由于三聚氰胺泡棉本身碳含量較低，根據三聚氰胺泡棉的化學式(C₆N₆H₉O)計算得到含碳量僅39.8％。這種泡沫碳克服了泡沫碳脆性大的缺點，多孔結構呈開孔形式，孔徑均勻細小，孔壁結構呈現玻璃態碳結構，即非石墨化碳結構，其導熱系數較低，可以在1600℃下，真空或惰性氣氛中穩定存在，并且高溫下導熱系數依然可觀。當然，這種泡沫碳也由于其具有極高比表面積，也可以應用于氧氣催化還原、超級電容器載體等領域。

雖然該三聚氰胺泡棉碳化泡沫碳質量輕，密度低、隔熱性能好，但是為了進一步降低泡沫碳材料的導熱系數，需要使其內部達到真空狀態，這樣可以避免泡沫碳內部氣體熱傳導和熱對流，降低材料的導熱系數，同時還能有效防止高溫環境下有氧氣氛對碳材料的消耗。

申請號為201410743407.3的中國發明專利公開了一種耐高溫高強度SiC包覆碳泡沫復合隔熱材料及其制備方法，其特征在于該耐高溫高強度SiC包覆碳泡沫復合隔熱材料是一種由碳泡沫和碳化硅氣凝膠構成；其空氣氣氛中耐溫性在690～700℃，比純碳泡沫材料提高了約100℃，表觀密度在0.4～0.6g/cm3，抗壓強度在11～15MPa，室溫熱導率在0.4～0.6W/(m.K)。其制備方法是二氧化硅溶膠注入到碳泡沫材料的孔洞中，經過溶膠-凝膠、老化和干燥得到碳泡沫增強的氧化硅氣凝膠復合隔熱材料，然后在惰性氛圍保護下進行高溫熱處理，從而制備出一種耐高溫高強度SiC包覆碳泡沫復合隔熱材料。該發明具有用料簡單和工藝簡捷的優點，工藝過程操作簡單，容易實現規模生產。但是該制備方法得到的SiC包覆材料結構疏松，致密性差，對于碳泡沫在有氧環境中耐溫容限與力學性能提升有限。