專利名稱：SiO₂基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及S^2基多孔材料的制備方法。
技術(shù)背景
以SiA為主要成分的多孔材料具有低密度、高孔隙率、低熱導(dǎo)率及低介電常數(shù)等 性能，被廣泛應(yīng)用于保溫隔熱材料、建筑物隔熱窗等國防、航空航天和民用領(lǐng)域?，F(xiàn)有的制 備SW2基多孔材料的方法是以水玻璃或正硅酸乙酯單體為基礎(chǔ)原料，添加無機(jī)填料，經(jīng)過 溶膠-凝膠反應(yīng)，再經(jīng)過超臨界干燥得到多孔材料，而超臨界干燥使制備成本增加、危險(xiǎn)性 大，同時(shí)制備的材料多為粉末形態(tài)的，難以成型為塊體。另外以有機(jī)硅為原料通過熱裂解制 備的多孔材料，有機(jī)硅受熱裂解過程中失去有機(jī)基團(tuán)產(chǎn)生大量氣體，伴有失重和密度增大， 導(dǎo)致體積收縮，引起產(chǎn)物結(jié)構(gòu)破壞，熱穩(wěn)定性下降。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的SiA基多孔材料的方法的成本高、成型困難及熱穩(wěn)定性 差的問題，而提供SiA基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法。
本發(fā)明的SiO2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、以乙醇為溶 劑，配制質(zhì)量濃度為15 % 50 %的甲基硅樹脂溶液，再將添加劑加入到甲基硅樹脂溶液 中，超聲處理15min 25min ；其中的添加劑為SiO2粉末、TiO2粉末、SiC粉末、Si3N4粉末、 ZrO2粉末或玻璃晶須，添加劑的質(zhì)量為甲基硅樹脂質(zhì)量的3% 50% ；二、以水為溶劑，分別 配制摩爾濃度為0. 5mol/L 2. 5mol/L的氨水溶液和摩爾濃度為0. 5mol/L 2. 5mol/L的 氟化銨溶液，再按氨水溶液與氟化銨溶液的體積比為9 1 1將氨水溶液與氟化銨溶液 混合，得到堿性混合溶液；三、在攪拌條件下，將經(jīng)步驟二得到的堿性混合溶液滴加到經(jīng)步 驟一得到的添加無機(jī)粉末的甲基硅樹脂溶液中，然后在室溫下攪拌5min lOmin，接著將 反應(yīng)容器密閉，放在溫度為20°C 40°C的條件下靜置IOmin IOOmin后，升溫至50°C 70°C并保持24h 72h，得到濕凝膠，其中甲基硅樹脂溶液與堿性混合溶液的質(zhì)量比為2 5 1 ；四、將經(jīng)步驟三得到的濕凝膠用有機(jī)溶劑交換3 6次，其中的有機(jī)溶劑為乙醇和/ 或正己烷；五、將經(jīng)步驟四處理的濕凝膠在溫度為30°C 45°C的條件下干燥96h 160h， 再在溫度為58°C 62°C的條件下干燥4h 10h，再在溫度為78°C 82°C的條件下干燥 2h 他，最后在溫度為98°C 102°C的條件下干燥池 他，得無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多 孔材料；六、將無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多孔材料放在燒結(jié)爐中，在氮?dú)鈿夥栈蚩諝鈿夥罩校?先以3°C /min 5°C /min的速度升溫至200°C 250°C并保溫30min 60min，再以3°C / min 5°C /min的速度升溫至400°C 600°C并保溫60min 180min，得到SW2基多孔復(fù) 合塊體材料。
本發(fā)明利用有機(jī)高分子先驅(qū)體易成型的優(yōu)異特點(diǎn)，通過在有機(jī)硅樹脂中加入增強(qiáng) 粉末，如Si02、TiO2, SiC、Si3N4, ZrO2等填料粉末或玻璃晶須，利用有機(jī)硅的凝膠化反應(yīng)，預(yù) 先形成納米孔，同時(shí)將增強(qiáng)材料均勻分散在有機(jī)硅多孔材料的網(wǎng)絡(luò)中起到增強(qiáng)作用，進(jìn)一步利用先驅(qū)體轉(zhuǎn)化，通過有機(jī)硅中有機(jī)基團(tuán)的熱裂解轉(zhuǎn)化得到低密度納米孔材料。有機(jī)硅 樹脂以Si-O-Si鍵為主鏈，具有優(yōu)異的耐熱性能，有機(jī)基團(tuán)受熱氧化后，可生成更加穩(wěn)定的 Si-O-Si鍵，在有機(jī)硅高聚物表面生成了無機(jī)的Si-O-Si鍵的穩(wěn)定保護(hù)層，減輕了對高聚物 內(nèi)部的影響；同時(shí)以有機(jī)硅為基體并引入增強(qiáng)材料而制備的多孔材料，增強(qiáng)材料在熱處理 過程中質(zhì)量和體積都不發(fā)生變化，從而抑制熱處理過程中的多孔材料的體積收縮，提高材 料的穩(wěn)定性，得到了具有良好成型性、孔結(jié)構(gòu)及組分可控的多孔S^2塊體材料。本發(fā)明制 備的多孔SiA復(fù)合塊體材料在400°c 600°C的條件下熱處理Ih 池后，仍能保持塊體 完整。
本發(fā)明制備方法簡單，且制備過程在常壓下進(jìn)行，不需要昂貴的超臨界設(shè)備，降低 了成本。本發(fā)明制備的SiO2基多孔復(fù)合材料可用作熱防護(hù)材料、耐熱透波材料，應(yīng)用于保 溫隔熱材料、建筑物隔熱窗等國防、航空航天等高科技領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。


圖1是具體實(shí)施方式
十九的傅里葉變換紅外光譜圖，其中a為具體實(shí)施方式
十九 經(jīng)步驟五制備的無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多孔材料的傅里葉變換紅外光譜圖，b為具體實(shí)施 方式十九經(jīng)步驟六得到的SiO2基多孔復(fù)合塊體材料的傅里葉變換紅外光譜圖；圖2是具體 實(shí)施方式十九制備的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的掃描電鏡圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的3102基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法按以下步驟 進(jìn)行一、以乙醇為溶劑，配制質(zhì)量濃度為15% 50%的甲基硅樹脂溶液，再將添加劑加入 到甲基硅樹脂溶液中，超聲處理15min 25min ；其中的添加劑為SW2粉末、TW2粉末、SiC 粉末、Si3N4粉末、ZiO2粉末或玻璃晶須，添加劑的質(zhì)量為甲基硅樹脂質(zhì)量的3% 50%;二、 以水為溶劑，分別配制摩爾濃度為0. 5mol/L 2. 5mol/L的氨水溶液和摩爾濃度為0. 5mol/ L 2. 5mol/L的氟化銨溶液，再按氨水溶液與氟化銨溶液的體積比為9 1 1將氨水溶液 與氟化銨溶液混合，得到堿性混合溶液；三、在攪拌條件下，將經(jīng)步驟二得到的堿性混合溶 液滴加到經(jīng)步驟一得到的添加無機(jī)粉末的甲基硅樹脂溶液中，然后在室溫下攪拌5min IOmin,接著將反應(yīng)容器密閉，放在溫度為20°C 40°C的條件下靜置IOmin IOOmin后，升 溫至50°C 70°C并保持24h 72h，得到濕凝膠，其中甲基硅樹脂溶液與堿性混合溶液的質(zhì) 量比為2 5 1 ；四、將經(jīng)步驟三得到的濕凝膠用有機(jī)溶劑交換3 6次，其中的有機(jī)溶 劑為乙醇和/或正己烷；五、將經(jīng)步驟四處理的濕凝膠在溫度為30°C 45°C的條件下干燥 96h 160h，再在溫度為58°C 62°C的條件下干燥4h 10h，再在溫度為78°C 82°C的 條件下干燥 他，最后在溫度為98°C 102°C的條件下干燥池 他，得無機(jī)填料摻雜 的有機(jī)硅多孔材料；六、將無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多孔材料放在燒結(jié)爐中，在氮?dú)鈿夥栈蚩?氣氣氛中，先以3°C /min 5°C /min的速度升溫至200°C 250°C并保溫30min 60min， 再以3°C /min 5°C /min的速度升溫至400°C 600°C并保溫60min 180min，得到SW2 基多孔復(fù)合塊體材料。
本實(shí)施方式利用有機(jī)高分子先驅(qū)體易成型的優(yōu)異特點(diǎn)，通過在有機(jī)硅樹脂中加入 增強(qiáng)粉末，如Si02、Ti02、SiC、Si3N4、Zr02等填料粉末或玻璃晶須，利用有機(jī)硅的凝膠化反應(yīng)，預(yù)先形成納米孔，同時(shí)將增強(qiáng)材料均勻分散在有機(jī)硅多孔材料的網(wǎng)絡(luò)中起到增強(qiáng)作用，進(jìn) 一步利用先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法，通過有機(jī)硅中有機(jī)基團(tuán)的熱裂解轉(zhuǎn)化得到低密度納米孔材料。有 機(jī)硅樹脂以Si-O-Si鍵為主鏈，具有優(yōu)異的耐熱性能，有機(jī)基團(tuán)受熱氧化后，可生成更加穩(wěn) 定的Si-O-Si鍵，在有機(jī)硅高聚物表面生成了無機(jī)的Si-O-Si鍵的穩(wěn)定保護(hù)層，減輕了對高 聚物內(nèi)部的影響；同時(shí)以有機(jī)硅為基體并引入增強(qiáng)材料而制備的多孔材料，增強(qiáng)材料在熱 處理過程中質(zhì)量和體積都不發(fā)生變化，從而抑制熱處理過程中的多孔材料的體積收縮，提 高材料的穩(wěn)定性，得到了具有良好成型性、孔結(jié)構(gòu)及組分可控的多孔S^2基塊體材料。本 實(shí)施方式制備的多孔SiA塊體材料在400°c 600°C的條件下熱處理Ih 池后，仍能保 持塊體完整，700 0C的條件下熱處理Ih 池后，塊體才出現(xiàn)細(xì)微裂紋，熱穩(wěn)定性良好。
本實(shí)施方式制備方法簡單，且制備過程在常壓下進(jìn)行，不需要昂貴的超臨界設(shè)備， 降低了成本。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中甲基硅樹脂 的濃度為17% 45% (質(zhì)量)，超聲處理時(shí)間為16min 23min。其它與具體實(shí)施方式
一 相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中甲基硅樹脂 的濃度為25% (質(zhì)量)，超聲處理時(shí)間為20min。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟一中添 加劑的質(zhì)量為有機(jī)硅樹脂的5% 45%。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟一中添 加劑的質(zhì)量為有機(jī)硅樹脂的15%。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二中氨 水的摩爾濃度為1. Omol/L 2. Omol/L，氟化銨溶液的摩爾濃度為1. Omol/L 2. Omo 1/L, 氨水溶液與氟化銨溶液的體積比為2 8 1。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二中氨 水的摩爾濃度為1. 5mol/L，氟化銨溶液的摩爾濃度為1. 5mol/L，氨水溶液與氟化銨溶液的 體積比為5 1。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟三中將 經(jīng)步驟二得到的堿性混合溶液滴加到經(jīng)步驟一得到的添加無機(jī)粉末的甲基硅樹脂溶液中， 在室溫下攪拌6min 9min，接著將反應(yīng)容器密閉，放在溫度為23°C 37°C的條件下靜置 20min 90min，然后升溫至53°C 68°C并保持30h 65h，得到濕凝膠。其它與具體實(shí)施 方式一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是步驟三中將 經(jīng)步驟二得到的堿性混合溶液滴加到經(jīng)步驟一得到的添加無機(jī)粉末的甲基硅樹脂溶液中， 在室溫下攪拌8min，接著將反應(yīng)容器密閉，放在溫度為30°C的條件下靜置50min，然后升溫 至60°C并保持45h，得到濕凝膠。其它與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟三中甲 基硅樹脂溶液與堿性混合溶液的質(zhì)量比為2. 5 4. 5 1。其它與具體實(shí)施方式
一至九之 一相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是步驟三中甲基硅樹脂溶液與堿性混合溶液的質(zhì)量比為3. 5 1。其它與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十一之一不同的是步驟四 中濕凝膠用有機(jī)溶劑交換4 5次。其它與具體實(shí)施方式
一至十一之一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二之一不同的是步驟五 中濕凝膠在溫度為32°C 42°C的條件下干燥IOOh 150h，再在溫度為59°C 61°C的條件 下干燥5h 9h，再在溫度為79°C 81°C的條件下干燥2. 5h 5. 5h，最后在溫度為99°C 101°C的條件下干燥池 幾。其它與具體實(shí)施方式
一至十二之一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二之一不同的是步驟五 中濕凝膠在溫度為38°C的條件下干燥130h，再在溫度為60°C的條件下干燥7h，再在溫度 為80°C的條件下干燥4h，最后在溫度為100°C的條件下干燥證。其它與具體實(shí)施方式
一至 十二之一相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十四之一不同的是步驟 六中燒結(jié)爐先以3. 50C /min 4. 5°C /min的速度升溫至210°C 240°C并保溫:35min 55min，再以 3. 5°C /min 4. 5°C /min 的速度升溫至 410°C 490°C并保溫 70min 160min。 其它與具體實(shí)施方式
一至十四之一相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十四之一不同的是步驟六 中燒結(jié)爐先以4°C /min的速度升溫至230°C并保溫45min，再以4°C /min的速度升溫至 450°C并保溫120min。其它與具體實(shí)施方式
一至十四之一相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十六之一不同的是步驟一 中SiA粉末和TiA粉末的粒徑為80nm 150nm，SiC粉末、Si3N4粉末和^O2粉末的粒徑 為IOOnm 200nm，玻璃晶須的直徑為1 μ m 2 μ m，玻璃晶須的長度為30 μ m 50 μ m。其 它與具體實(shí)施方式
一至十六之一相同。
具體實(shí)施方式
十八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十六之一不同的是步驟一 中SiA粉末和TiA粉末的粒徑為IOOnm 120nm，SiC粉末、Si3N4粉末和^O2粉末的粒徑 為140nm 180nm，玻璃晶須的直徑為1. 2 μ m 1. 8 μ m，玻璃晶須的長度為35 μ m 45 μ m。 其它與具體實(shí)施方式
一至十六之一相同。
具體實(shí)施方式
十九本實(shí)施方式的SiO2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法按以下步 驟進(jìn)行一、以乙醇為溶劑，配制質(zhì)量濃度為30 %的甲基硅樹脂溶液，再將SiO2粉末加入到 甲基硅樹脂溶液中，超聲處理20min ；其中SW2粉末的質(zhì)量為甲基硅樹脂質(zhì)量的20% ；二、 以水為溶劑，分別配制摩爾濃度為1. 5mol/L的氨水溶液和摩爾濃度為1. 5mol/L的氟化銨 溶液，再按氨水溶液與氟化銨溶液的體積比為4 1將氨水溶液與氟化銨溶液混合，得到堿 性混合溶液；三、在攪拌條件下，將經(jīng)步驟二得到的堿性混合溶液滴加到經(jīng)步驟一得到的添 加無機(jī)粉末的甲基硅樹脂溶液中，然后在室溫下攪拌6min，接著將反應(yīng)容器密閉，放在溫度 為30°C的條件下靜置60min后，升溫至60°C并保持48h，得到濕凝膠，其中甲基硅樹脂溶液 與堿性混合溶液的質(zhì)量比為3 1 ；四、將經(jīng)步驟三得到的濕凝膠用有機(jī)溶劑交換5次，其 中的有機(jī)溶劑為乙醇和正己烷；五、將經(jīng)步驟四處理的濕凝膠在溫度為40°C的條件下干燥 100h，再在溫度為60°C的條件下干燥幾，再在溫度為80°C的條件下干燥他，最后在溫度為 100°C的條件下干燥幾，得無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多孔材料；六、將無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅 多孔材料放在燒結(jié)爐中，在氮?dú)鈿夥罩?，先?V /min的速度升溫至230°C并保溫50min，再以5°C /min的速度升溫至480°C并保溫120min，得到SW2基多孔復(fù)合塊體材料。
本實(shí)施方式步驟一中的SiA粉末的粒徑為IOOnm 120nm。
本實(shí)施方式的步驟四中的交換是將濕凝膠浸沒于乙醇中，在溫度為35°C的條件 下密閉放置1 后，倒掉乙醇廢液，再重復(fù)用乙醇交換2次，然后再將濕凝膠浸沒于正己烷 中，在溫度為35°C的條件下密閉放置IMi后，倒掉正己烷廢液，再重復(fù)用正己烷交換1次，完 成交換過程。
同時(shí)做對比實(shí)驗(yàn)，制備不加添加劑的SiO2基多孔材料，其制備按以下步驟進(jìn)行 一、以乙醇為溶劑，配制質(zhì)量濃度為30%的甲基硅樹脂溶液，超聲處理20min ；二、以水為溶 劑，分別配制摩爾濃度為1. 5mol/L的氨水溶液和摩爾濃度為1. 5mol/L的氟化銨溶液，再 按氨水溶液與氟化銨溶液的體積比為4 1將氨水溶液與氟化銨溶液混合，得到堿性混合 溶液；三、在攪拌條件下，將經(jīng)步驟二得到的堿性混合溶液滴加到經(jīng)步驟一得到的甲基硅 樹脂溶液中，然后在室溫下攪拌6min，接著將反應(yīng)容器密閉，放在溫度為30°C的條件下靜 置60min后，升溫至60°C并保持48h，得到濕凝膠，其中甲基硅樹脂溶液與堿性混合溶液的 質(zhì)量比為3 1 ；四、將經(jīng)步驟三得到的濕凝膠用有機(jī)溶劑交換5次，其中的有機(jī)溶劑為乙 醇和正己烷；五、將經(jīng)步驟四處理的濕凝膠在溫度為40°C的條件下干燥100h，再在溫度為 600C的條件下干燥幾，再在溫度為80°C的條件下干燥他，最后在溫度為100°C的條件下干 燥A，得無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多孔材料；六、將有機(jī)硅多孔材料放在燒結(jié)爐中，在氮?dú)鈿?氛中，先以5°C /min的速度升溫至230°C并保溫50min，再以5°C /min的速度升溫至480°C 并保溫120min，得到不加添加劑的SiO2基多孔材料；其中步驟四中的交換過程如下將濕 凝膠浸沒于乙醇中，在溫度為35°C的條件下密閉放置1 后，倒掉乙醇廢液，再重復(fù)用乙醇 交換2次，然后再將濕凝膠浸沒于正己烷中，在溫度為35°C的條件下密閉放置1 后，倒掉 正己烷廢液，再重復(fù)用正己烷交換1次，完成交換過程。
本實(shí)施方式得到的SW2基多孔復(fù)合塊體材料的密度為0. ^g/cm3。
將本實(shí)施方式制備的SiO2基多孔復(fù)合塊體材料在600°C的條件下熱處理120min 后，仍然保持完好的塊體結(jié)構(gòu)，與未熱處理前相比的收縮率為4%，而對比實(shí)驗(yàn)制備的不加 添加劑的SiO2基多孔材料在同樣的條件下熱處理后碎裂為粉末，所以本實(shí)施方式制備的 SiO2基多孔復(fù)合塊體材料具有較好的熱穩(wěn)定性。
本實(shí)施方式的材料的傅里葉變換紅外光譜圖如圖1所示，其中a為本實(shí)施方式 經(jīng)步驟五制備的無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多孔材料的傅里葉變換紅外光譜圖，b為本實(shí)施方 式經(jīng)步驟六得到的SiO2基多孔復(fù)合塊體材料的傅里葉變換紅外光譜圖，通過對比可以看 出，有機(jī)基團(tuán)的特征峰如^SOcnr1及^SOcnr1處的甲基和亞甲基吸收峰經(jīng)熱處理后消失， 在870CHT1和UeOcnT1處對應(yīng)的Si-C峰也在熱處理后消失，說明經(jīng)過熱處理后，樣品中的 有機(jī)基團(tuán)發(fā)生了熱氧化分解反應(yīng)，紅外譜圖中僅存在1020CHT1和780CHT1處的吸收，對應(yīng)著 Si-O-Si鍵，說明本實(shí)施方式得到的S^2基多孔復(fù)合塊體材料主要由Si-O-Si鍵形成的無 機(jī)骨架構(gòu)成。
本實(shí)施方式制備的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的掃描電鏡照片如圖2所示，從圖2 中可觀察到S^2基多孔復(fù)合塊體材料存在豐富的孔結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施方式制備方法簡單，且制備過程在常壓下進(jìn)行，不需要昂貴的超臨界設(shè)備， 降低了成本。
權(quán)利要求
1. SiO2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于SiA基多孔復(fù)合塊體材料的制備 方法按以下步驟進(jìn)行一、以乙醇為溶劑，配制質(zhì)量濃度為15% 50%的甲基硅樹脂溶液， 再將添加劑加入到甲基硅樹脂溶液中，超聲處理15min 25min ；其中的添加劑為SiO2粉 末、TiO2粉末、SiC粉末、Si3N4粉末、ZrO2粉末或玻璃晶須，添加劑的質(zhì)量為甲基硅樹脂質(zhì) 量的3% 50% ；二、以水為溶劑，分別配制摩爾濃度為0. 5mol/L 2. 5mol/L的氨水溶液 和摩爾濃度為0. 5mol/L 2. 5mol/L的氟化銨溶液，再按氨水溶液與氟化銨溶液的體積比 為9 1 1將氨水溶液與氟化銨溶液混合，得到堿性混合溶液；三、在攪拌條件下，將經(jīng) 步驟二得到的堿性混合溶液滴加到經(jīng)步驟一得到的添加無機(jī)粉末的甲基硅樹脂溶液中，然 后在室溫下攪拌5min lOmin，接著將反應(yīng)容器密閉，放在溫度為20°C 40°C的條件下靜 置IOmin IOOmin后，升溫至50°C 70°C并保持24h 72h，得到濕凝膠，其中甲基硅樹 脂溶液與堿性混合溶液的質(zhì)量比為2 5 1 ；四、將經(jīng)步驟三得到的濕凝膠用有機(jī)溶劑交 換3 6次，其中的有機(jī)溶劑為乙醇和/或正己烷；五、將經(jīng)步驟四處理的濕凝膠在溫度為 30°C 45°C的條件下干燥96h 160h，再在溫度為58°C 62°C的條件下干燥4h 10h， 再在溫度為78°C 82°C的條件下干燥2h 6h，最后在溫度為98°C 102°C的條件下干 燥池 》1，得無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多孔材料；六、將無機(jī)填料摻雜的有機(jī)硅多孔材料放 在燒結(jié)爐中，在氮?dú)鈿夥栈蚩諝鈿夥罩?，先?°C /min 5°C /min的速度升溫至200°C 250°C并保溫30min 60min，再以3°C /min 5°C /min的速度升溫至400°C 600°C并保 溫60min 180min，得到SW2基多孔復(fù)合塊體材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SiO2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步驟一中 甲基硅樹脂的濃度為17% 45% (質(zhì)量)，超聲處理時(shí)間為16min 23min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步驟 一中添加劑的質(zhì)量為有機(jī)硅樹脂的5% 45%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步 驟二中氨水的摩爾濃度為1. Omol/L 2. Omo 1/L,氟化銨溶液的摩爾濃度為1. Omol/L 2. Omol/L，氨水溶液與氟化銨溶液的體積比為2 8 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步驟 三中將經(jīng)步驟二得到的堿性混合溶液滴加到經(jīng)步驟一得到的添加無機(jī)粉末的甲基硅樹脂 溶液中，在室溫下攪拌6min 9min，接著將反應(yīng)容器密閉，放在溫度為23°C 37°C的條件 下靜置20min 90min，然后升溫至53°C 68°C并保持30h 65h，得到濕凝膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步驟 三中甲基硅樹脂溶液與堿性混合溶液的質(zhì)量比為2. 5 4. 5 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步驟 四中濕凝膠用有機(jī)溶劑交換4 5次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步 驟五中濕凝膠在溫度為32°C 42°C的條件下干燥IOOh 150h，再在溫度為59°C 61°C 的條件下干燥5h 9h，再在溫度為79°C 81 °C的條件下干燥2. 5h 5. 5h，最后在溫度為 99°C 101°C的條件下干燥3h 7h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SiO2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步 驟六中燒結(jié)爐先以3. 50C /min 4. 5°C /min的速度升溫至210°C 240°C并保溫:35min 55min，再以 3. 5°C /min 4. 5°C /min 的速度升溫至 410°C 490°C并保溫 70min 160min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的S^2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，其特征在于步 驟一中SW2粉末和TW2粉末的粒徑為80nm 150nm，SiC粉末、Si3N4粉末和^O2粉末的粒 徑為IOOnm 200nm，玻璃晶須的直徑為1 μ m 2 μ m，玻璃晶須的長度為30 μ m 50 μ m。
全文摘要
SiO2基多孔復(fù)合塊體材料的制備方法，它涉及SiO2基多孔材料的制備方法，本發(fā)明解決了現(xiàn)有的SiO2基多孔材料的制備方法成本高、成型困難及熱穩(wěn)定性差的問題。本方法將添加劑SiO2、TiO2、SiC、Si3N4、ZrO2等填料粉末或玻璃晶須加到甲基硅樹脂溶液中，混合均勻，然后滴入氨水與氟化銨的混合溶液，靜置后升溫至50℃～70℃處理，再將得到的濕凝膠用有機(jī)溶劑交換，并逐步升溫干燥處理，最后再經(jīng)熱處理，得到SiO2基多孔復(fù)合塊體材料。本發(fā)明的多孔SiO2復(fù)合塊體材料在400℃～600℃的條件下保持塊體完整，制備方法簡單，成本低。可用作熱防護(hù)材料、耐熱透波材料應(yīng)用于國防、航空航天等領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。
文檔編號C04B28/00GK102030506SQ201010545730
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者劉麗, 姜再興, 宋建偉, 張春華, 徐慧芳, 高北嶺, 黃玉東 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)