[發明專利]以可熱固化聚碳硅烷和三氧化鎢制備泡沫陶瓷的方法

在審

• 申請號: 201811076373.1
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN108821790A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 顧喜雙;高錦榮
• 申請（專利權）人: 寧波設會物聯網科技有限公司
• 主分類號: C04B38/06
• 分類號: C04B38/06;C04B35/56;C04B35/571;C04B35/622;B01J27/224
• 代理公司: 寧波高新區核心力專利代理事務所(普通合伙) 33273
• 代理人: 涂蕭愷

本發明公開了一種以可熱固化聚碳硅烷和三氧化鎢制備泡沫陶瓷的方法。該方法以可熱固化特性聚碳硅烷和三氧化鎢和聚氨酯三種物料充分研磨混勻后，加入模具中，施加一定壓力，排出粉體內部的氣體得到預制體，再對該泡沫預制體進行熱處理，實現聚碳硅烷的自身交聯固化，最后在惰性氣氛中進行高溫燒成，得到泡沫陶瓷。該制備方法簡單，工藝流程少，成本低，避免了溶劑的使用，有利于環境保護，制備出的泡沫陶瓷線收縮率小于10％，體積密度小0.8g/cm³，開氣孔率介于70％～90％之間，抗折強度達1.8～2.5MPa，具有催化活性。

技術領域

本發明屬于陶瓷泡沫技術領域，具體涉及一種以可熱固化聚碳硅烷和三氧化鎢制備泡沫陶瓷的制備方法。

背景技術

傳統的碳化硅泡沫陶瓷制備工藝復雜，其主要以碳化硅粉體與分散劑、燒結助劑等共混制成漿料，再與有機泡沫模版浸漬得到預制體，預制體經干燥、排除有機物等工序燒成得到碳化硅泡沫陶瓷。(梁漢琴,姚秀敏,黃政仁,劉學建.碳化硅陶瓷液相燒結時的液相生成過程[J].機械工程材料,2015,39(02):34‐37.；)梁漢琴研究了SiC泡沫陶瓷燒結機理：SiC泡沫陶瓷主要是玻璃相對SiC顆粒的包覆、連接作用及新相莫來石生成。而燒結助劑的引入也不利于制備SiC物質量比相近的碳化硅泡沫陶瓷。過高的燒結溫度會生成大的方石英相，從而在以后的冷卻過程中出現微裂紋，影響材料的強度。

近幾十年來，聚合物先驅體，如聚碳硅烷、聚硅氮烷等，作為制備陶瓷材料的前驅體近年來引起人們極大的興趣，在專利CN 105272266 A中，李思維僅用聚碳硅烷作為泡沫陶瓷的先驅體，與溶劑二甲苯配制漿料，以處理過的聚氨酯泡沫為模板，制得掛漿產物，先經過鼓風烘箱中預氧化處理，再經高溫爐中燒結得碳化硅泡沫。其制備的泡沫陶瓷中含有8wt％以上的氧，氧以SiOxCy相存在。其在600℃以上，SiOxCy發生劇烈的分解反應，如下式所示。

SiO_xC_y→SiC(s)+CO(g)+SiO(g)

以上分解反應導致泡沫陶瓷骨架的強度損傷，限制碳化硅泡沫陶瓷的使用溫度在600℃以下。

以聚二甲基硅烷裂解制備的聚碳硅烷為先驅體，制備碳化硅陶瓷方法中，在惰性氣氛中，熱解得到的碳化硅陶瓷中富余碳。

碳化鎢具有獨特的物理化學性能，機械強度高、導電率高、熱穩定和化學穩定性好，以及較好的催化活性等，(楊威,孫海標,喻洋,等.介孔碳化鎢納米片的制備與電催化性能[J].中國有色金屬學報,2015(10):2770‐2776.)。

以有機硅烷化合物聚碳硅烷為先驅體，制備具有含催化性質碳化鎢的泡沫陶瓷，技術尚待開發。

發明內容

針對上述技術現狀，本發明旨在提供一種以可熱固化聚碳硅烷和三氧化鎢制備泡沫陶瓷的制備方法。

為了實現上述技術目的，本發明在一定溫度下，充分研磨可熱固化聚碳硅烷和三氧化鎢和聚氨酯三種物料，得到混合均勻的粉體。再把粉體加入模具中，對模具施加一定壓力，排出粉體內部的氣體得到預制體，在惰性氣氛中，對該預制體進行熱處理，在此過程中，三氧化鎢粉體和聚氨酯不發生任何化學反應和融化、氣化等，完成聚碳硅烷的自身交聯固化，得到泡沫預制體。最后在惰性氣氛中對泡沫預制體進行高溫燒成，在此過程中，不發生發泡和嚴重的體積收縮現象，聚氨酯完全分解，質量無殘留，留下了體積，造成了孔隙，可熱固化聚碳硅烷轉變為碳化硅陶瓷和富余的碳，此碳與三氧化鎢發生碳熱還原反應得到碳化鎢陶瓷，最終得到耐高溫碳化硅‐碳化鎢泡沫陶瓷。此泡沫陶瓷結構致密。

即，本發明的技術方案為：一種可熱固化聚碳硅烷和三氧化鎢制備碳化硅-碳化鎢泡沫陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

(1)一定溫度下，充分研磨可熱固化聚碳硅烷、三氧化鎢和聚氨酯，得到粉體；