聚硼硅氮烷粘結(jié)劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及粘結(jié)劑技術(shù)領(lǐng)域，具體的設(shè)及一種聚棚娃氮燒粘結(jié)劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著導(dǎo)彈、飛行器等高性能武器朝著長航時(shí)、高馬赫數(shù)的方向發(fā)展，對粘結(jié)劑的性 能，特別是耐高溫性能提出了越來越高的要求。例如:新一代戰(zhàn)略飛行器在大氣層W及跨大 氣層中設(shè)計(jì)飛行速度達(dá)到了 5馬赫W上，因?yàn)闅鈩?dòng)載荷的影響，飛行器的前緣部位溫度達(dá)到 1500°CW上；當(dāng)飛行器的速度達(dá)到6馬赫W上時(shí)，前緣部位的溫度更高達(dá)1700°CW上，而粘 結(jié)劑作為固定飛行器表面隔熱的陶瓷和C/C復(fù)合材料用的功能材料，必須具有良好的耐熱 性能，運(yùn)就需要使用性能更加優(yōu)異的耐高溫粘結(jié)劑
[0003] 有機(jī)娃粘結(jié)劑由于其優(yōu)異的耐溫性能與廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域受到格外關(guān)注，有機(jī)娃粘 結(jié)劑具有優(yōu)異的耐溫性能和粘接性能，但是，在高溫和氧化性氣氛下，有機(jī)娃樹脂主鏈易發(fā) 生熱解聚和熱氧化降解，破壞粘接層結(jié)構(gòu)的完整性，使得常規(guī)有機(jī)娃粘結(jié)劑的使用溫度一 般不超過600°C，無法滿足現(xiàn)有高速飛行器對粘結(jié)劑耐溫性能的要求。
[0004] 聚棚娃氮燒由于棚元素的存在，使得其熱解所得SiBCN陶瓷具有更優(yōu)異的高溫抗 氧化性和高溫?zé)岱€(wěn)定性能，在先驅(qū)體轉(zhuǎn)化制備陶瓷纖維及其復(fù)合材料領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng) 用（HP Baldus，M Jansen.Novel high-performance peramics-amorphousinorganic networks from molecular precursors,Angew Chem IntEdit，1997，36:328-343 ; T Jaschke,M Jansen.A new borazine-type single source precursor forSi/B/N/C ceramics，J MaterQiem，2006，16:2792-2799;M Weinmann，M Kroschel，T Jaschke，J Nuss，M Jansen，G Kolios，A Morillo，C Tellaecheb，U Nieken.Towards continuous processes for the synthesis ofprecursors of amorphous Si/B/N/C ceramics,J Mater Chem,2008,18:1810-1818；Y Tang,J Wang,X D Li,H Wang,W H Li,X Z Wang.Preceramic polymer for Si-B-N-C fiber via one-step condensation of silane,BClsand silazane,JApplPolymSci，2008，I10:921-928;Z Zhang,F Zeng,JHan, YLuo，CXu.Synthesis and characterization of a new liquid polymer precursor for Si-B-C-Nceramics，JMatei^Sci，2011，46:5940-5947) D
[0005] 但現(xiàn)有技術(shù)中仍然缺乏能耐受1500它^上使用條件的粘結(jié)劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種聚欄娃氮焼粘結(jié)劑的制備方法，該發(fā)明解決了現(xiàn)有技 術(shù)中缺乏能耐受150(TC溫度粘結(jié)劑的技術(shù)問題。
[0007] 本發(fā)明提供一種聚欄娃氮焼粘結(jié)劑的制備方法，包括W下步驟：
[0008] 1)?欄叮嗦和有機(jī)娃聚合物為原料纔合后，發(fā)生第一反應(yīng)，得到液體聚欄娃氮焼；
[0009] 2)向液體聚欄娃氮焼中加入金屬粉，并在惰性氣氛保護(hù)下得到聚欄娃氮焼粘結(jié) 劑；
[0010] 有機(jī)娃聚合物的結(jié)構(gòu)式為：
[0011]
[001^ 其中R功氨、甲基、乙基、乙締基或苯基，R2為氨或甲基，3 ^含50。
[0013] 進(jìn)一步地，第一反應(yīng)包括第一升溫步驟和第二升溫步驟，第一升溫步驟包括:在惰 性氣氛保護(hù)下按照0.1~2°C/分鐘的升溫速度升溫至40~55°C后，反應(yīng)1~10小時(shí);第二升 溫步驟包括:在惰性氣氛保護(hù)下按照1~IOtV分鐘的升溫速度升溫至80~200°C后，反應(yīng)1 ~10小時(shí)。
[0014] 進(jìn)一步地，球磨條件為球磨1~24小時(shí)。
[0015] 進(jìn)一步地，棚叮嗦與有機(jī)娃聚合物按質(zhì)量比為1:1~100混合。
[0016] 進(jìn)一步地，金屬粉為粒徑1~100皿、純度大于80wt%的侶粉、鐵粉、錯(cuò)粉、粗粉或給 粉。
[0017] 進(jìn)一步地，液體聚棚娃氮燒與金屬粉按質(zhì)量比為100:5~200混合。
[0018] 本發(fā)明的另一方面還提供了一種如上述的方法制備的聚棚娃氮燒粘結(jié)劑。
[0019] 進(jìn)一步地，聚棚娃氮燒粘結(jié)劑在1200°C下處理后的陶瓷產(chǎn)率為93wt%。
[0020] 本發(fā)明的技術(shù)效果：
[0021] 本發(fā)明提供聚棚娃氮燒粘結(jié)劑的制備方法基于聚棚娃氮燒及其熱解陶瓷優(yōu)異的 耐高溫性能，通過引入填料，制備了可耐1600°C高溫的有機(jī)粘結(jié)劑。
[0022] 本發(fā)明提供的聚棚娃氮燒粘結(jié)劑的制備方法W棚叮嗦和有機(jī)娃聚合物為原料，通 過二者的反應(yīng)制備聚棚娃氮燒，由于含有大量活性基團(tuán)，聚棚娃氮燒易交聯(lián)固化，且固化產(chǎn) 物具有較高的陶瓷產(chǎn)率，適用于耐高溫有機(jī)粘結(jié)劑的制備。通過引入金屬粉，利用金屬粉與 聚棚娃氮燒熱解產(chǎn)物的反應(yīng)，減小粘結(jié)劑的失重及其熱解過程中的體積收縮，使得所得產(chǎn) 物用作粘結(jié)劑時(shí)可耐1600°C。
[0023] 本發(fā)明提供的聚棚娃氮燒粘結(jié)劑的制備方法工藝簡單，所制備的粘結(jié)劑在粘接陶 瓷材料、碳材料、鐵合金材料和隔熱材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0024] 本發(fā)明提供的聚棚娃氮燒粘結(jié)劑能有效耐受1600°C的高溫，而剪切強(qiáng)度不發(fā)生較 大改變，從而保證了該粘結(jié)劑在高溫條件下的粘結(jié)能力。
[0025] 具體請參考根據(jù)本發(fā)明的聚棚娃氮燒粘結(jié)劑的制備方法提出的各種實(shí)施例的如 下描述，將使得本發(fā)明的上述和其他方面顯而易見。
【附圖說明】
[00%]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例聚棚娃氮燒的FT-IR示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例聚棚娃氮燒粘結(jié)劑固化后的TG曲線；
[002引圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例聚棚娃氮燒粘結(jié)劑粘接SiC陶瓷在20o°c、60(rc、io0(rc 和16000°C下處理后樣品的粘結(jié)面截面SEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí) 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0030] 本發(fā)明提供的一種聚棚娃氮燒粘結(jié)劑的制備方法，包括W下步驟：
[0031] 1) W棚叮嗦和有機(jī)娃聚合物為原料混合后，發(fā)生第一反應(yīng)，得到液體聚棚娃氮燒；
[0032] 2)向液體聚棚娃氮燒中加入金屬粉，并在惰性氣氛保護(hù)下得到聚棚娃氮燒粘結(jié) 劑。
[0033] 有機(jī)娃聚合物的結(jié)構(gòu)式為：
[0034]
[0035] 其中化為氨、甲基、乙基、乙締基或苯基，化為氨或甲基，3含n< 50。
[0036] 通過W棚叮嗦和有機(jī)娃聚合物為原料制備液體聚棚娃氮燒，并在其中加入金屬 粉，從而制得了具有較高耐高溫能力的聚棚娃氮燒粘結(jié)劑。此處的在惰性氣氛下進(jìn)行球磨， 可避免氧的引入，保證粘接劑的粘結(jié)性能與耐高溫性能。該方法中的其他步驟可按常規(guī)方 法評/片化胡MnY日去瓜Mnu。、 6勺結(jié)構(gòu)式如下所示；
[00
[0038] 優(yōu)選的，第一反應(yīng)包括第一升溫步驟和第二升溫步驟，第一升溫步驟包括:在惰性 氣氛保護(hù)下按照0.1~2°C/分鐘的升溫速度升溫至40~55°C后，反應(yīng)1~10小時(shí)；第二升溫 步驟包括:在惰性氣氛保護(hù)下按照1~IOtV分鐘的升溫速度升溫至80~200°C后，反應(yīng)1~ 10小時(shí)。采用第一升溫步驟的條件可避免棚叮嗦升華，保證后續(xù)反應(yīng)活性需要。采用第二升 溫步驟的條件可保證棚日丫嗦(B3化出）中的活性基團(tuán)與有機(jī)娃聚合物充分反應(yīng)。
[0039] 優(yōu)選的，球磨條件為球磨1~24小時(shí)。按此條件進(jìn)行球磨能保證球磨均勻性和顆粒 的完整性。從而有效提局粘結(jié)劑的耐局溫能力。
[0040] 優(yōu)選的，有機(jī)娃聚合物的結(jié)構(gòu)式為：
[0041 ]
其中Ri為氨、甲基、乙基、乙締基或苯基，R2為氨 或甲基，3含n含50。采用運(yùn)巧巾有機(jī)娃聚合物能有效保證所得粘結(jié)劑的陶瓷產(chǎn)率，提高其耐 雙局溫的能力。
[0042]優(yōu)選的，棚叮嗦與有機(jī)娃聚合物按質(zhì)量比為1:1~100混合。按此比例混合，能提高 所得產(chǎn)物的耐高溫能力。
[0043] 優(yōu)選的，金屬粉為粒徑1~100皿、純度大于80wt%的侶粉、鐵粉、錯(cuò)粉、粗粉或給 粉。采用此種金屬粉，能在液體聚棚娃氮燒中形成均勻的金屬分散層，從而有效提高所得粘 結(jié)劑固化后的粘結(jié)強(qiáng)度和耐高溫能力。
[0044] 優(yōu)選的，液體聚棚娃氮燒與金屬粉按質(zhì)量比為100:5~200混合