聚硼硅氮烷粘結劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及粘結劑技術領域，具體的設及一種聚棚娃氮燒粘結劑的制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著導彈、飛行器等高性能武器朝著長航時、高馬赫數(shù)的方向發(fā)展，對粘結劑的性 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 氣層中設計飛行速度達到了 5馬赫W上，因為氣動載荷的影響，飛行器的前緣部位溫度達到 1500°CW上；當飛行器的速度達到6馬赫W上時，前緣部位的溫度更高達1700°CW上，而粘 結劑作為固定飛行器表面隔熱的陶瓷和C/C復合材料用的功能材料，必須具有良好的耐熱 性能，運就需要使用性能更加優(yōu)異的耐高溫粘結劑
[0003] 有機娃粘結劑由于其優(yōu)異的耐溫性能與廣闊的應用領域受到格外關注，有機娃粘 結劑具有優(yōu)異的耐溫性能和粘接性能，但是，在高溫和氧化性氣氛下，有機娃樹脂主鏈易發(fā) 生熱解聚和熱氧化降解，破壞粘接層結構的完整性，使得常規(guī)有機娃粘結劑的使用溫度一 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 氧化性和高溫熱穩(wěn)定性能，在先驅體轉化制備陶瓷纖維及其復合材料領域獲得了廣泛的應 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)有技術中仍然缺乏能耐受1500它^上使用條件的粘結劑。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種聚欄娃氮焼粘結劑的制備方法，該發(fā)明解決了現(xiàn)有技 術中缺乏能耐受150(TC溫度粘結劑的技術問題。
[0007] 本發(fā)明提供一種聚欄娃氮焼粘結劑的制備方法，包括W下步驟：
[0008] 1)?欄叮嗦和有機娃聚合物為原料纔合后，發(fā)生第一反應，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，并在惰性氣氛保護下得到聚欄娃氮焼粘結 劑；
[0010] 有機娃聚合物的結構式為：
[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] 進一步地，第一反應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 性氣氛保護下按照0.1~2°C/分鐘的升溫速度升溫至40~55°C后，反應1~10小時;第二升 溫步驟包括:在惰性氣氛保護下按照1~IOtV分鐘的升溫速度升溫至80~200°C后，反應1 ~10小時。
[0014] 進一步地，球磨條件為球磨1~24小時。
[0015] 進一步地，棚叮嗦與有機娃聚合物按質量比為1:1~100混合。
[0016] 進一步地，金屬粉為粒徑1~100皿、純度大于80wt%的侶粉、鐵粉、錯粉、粗粉或給 粉。
[0017] 進一步地，液體聚棚娃氮燒與金屬粉按質量比為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劑。
[0019] 進一步地，聚棚娃氮燒粘結劑在1200°C下處理后的陶瓷產率為93wt%。
[0020] 本發(fā)明的技術效果：
[0021] 本發(fā)明提供聚棚娃氮燒粘結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高溫的有機粘結劑。
[0022] 本發(fā)明提供的聚棚娃氮燒粘結劑的制備方法W棚叮嗦和有機娃聚合物為原料，通 過二者的反應制備聚棚娃氮燒，由于含有大量活性基團，聚棚娃氮燒易交聯(lián)固化，且固化產 物具有較高的陶瓷產率，適用于耐高溫有機粘結劑的制備。通過引入金屬粉，利用金屬粉與 聚棚娃氮燒熱解產物的反應，減小粘結劑的失重及其熱解過程中的體積收縮，使得所得產 物用作粘結劑時可耐1600°C。
[0023] 本發(fā)明提供的聚棚娃氮燒粘結劑的制備方法工藝簡單，所制備的粘結劑在粘接陶 瓷材料、碳材料、鐵合金材料和隔熱材料領域具有廣泛的應用前景。
[0024] 本發(fā)明提供的聚棚娃氮燒粘結劑能有效耐受1600°C的高溫，而剪切強度不發(fā)生較 大改變，從而保證了該粘結劑在高溫條件下的粘結能力。
[0025] 具體請參考根據(jù)本發(fā)明的聚棚娃氮燒粘結劑的制備方法提出的各種實施例的如 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)選實施例聚棚娃氮燒粘結劑固化后的TG曲線；
[002引圖3是本發(fā)明優(yōu)選實施例聚棚娃氮燒粘結劑粘接SiC陶瓷在20o°c、60(rc、io0(rc 和16000°C下處理后樣品的粘結面截面SEM照片。
【具體實施方式】
[0029] 構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。
[0030] 本發(fā)明提供的一種聚棚娃氮燒粘結劑的制備方法，包括W下步驟：
[0031] 1) W棚叮嗦和有機娃聚合物為原料混合后，發(fā)生第一反應，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，并在惰性氣氛保護下得到聚棚娃氮燒粘結 劑。
[0033] 有機娃聚合物的結構式為：
[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劑。此處的在惰性氣氛下進行球磨， 可避免氧的引入，保證粘接劑的粘結性能與耐高溫性能。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勺結構式如下所示；
[00
[0038] 優(yōu)選的，第一反應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 氣氛保護下按照0.1~2°C/分鐘的升溫速度升溫至40~55°C后，反應1~10小時；第二升溫 步驟包括:在惰性氣氛保護下按照1~IOtV分鐘的升溫速度升溫至80~200°C后，反應1~ 10小時。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）中的活性基團與有機娃聚合物充分反應。
[0039] 優(yōu)選的，球磨條件為球磨1~24小時。按此條件進行球磨能保證球磨均勻性和顆粒 的完整性。從而有效提局粘結劑的耐局溫能力。
[0040] 優(yōu)選的，有機娃聚合物的結構式為：
[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。采用運巧巾有機娃聚合物能有效保證所得粘結劑的陶瓷產率，提高其耐 雙局溫的能力。
[0042]優(yōu)選的，棚叮嗦與有機娃聚合物按質量比為1:1~100混合。按此比例混合，能提高 所得產物的耐高溫能力。
[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 結劑固化后的粘結強度和耐高溫能力。
[0044] 優(yōu)選的，液體聚棚娃氮燒與金屬粉按質量比為100:5~200混合