本發(fā)明涉及一種高溫涂層材料的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著航空、航天技術(shù)的發(fā)展，人們對飛行器的飛行速度提出越來越高的要求，氣動加熱所產(chǎn)生的溫度越來越高，對材料的耐熱性能也提出了越來越高的要求。天線罩是保證雷達(dá)系統(tǒng)正常工作的一種設(shè)施，目前石英陶瓷天線罩、石英纖維增強(qiáng)石英天線罩、高硅氧增強(qiáng)磷酸鹽天線罩等具有使用溫度高、高溫透波性能好、強(qiáng)度高等特點(diǎn)的陶瓷天線罩已在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。陶瓷材料為多孔結(jié)構(gòu)，不僅易吸潮，而且氣動加熱所產(chǎn)生的熱量會沿著材料的多孔結(jié)構(gòu)迅速向內(nèi)傳遞，造成內(nèi)部電子元器件損傷而影響飛行器的精度及其他性能。因而限制了陶瓷材料在高飛行速度、高精度飛行器領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有陶瓷材料由于多孔結(jié)構(gòu)造成的低溫易吸潮、高溫?zé)崃繒囟嗫捉Y(jié)構(gòu)向內(nèi)部傳遞的問題，提供了一種陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料的制備方法。

陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、以聚二甲基硅烷和二茂鐵為原料，在250～500℃、3～18MPa、惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)0.5～12h，提純后得到粘度為800～10000mPa·s、數(shù)均分子量為400～800、分散度小于3的聚鐵碳硅烷，其中二茂鐵加入量為聚二甲基硅烷和二茂鐵總質(zhì)量的0.5％～10％；

二、將聚鐵碳硅烷、四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷溶于二甲苯/四氫呋喃混合溶劑中，以偶氮二異丁腈為催化劑，在溫度為80～90℃的條件下反應(yīng)2～8h，提純后得到粘度為800～10000mPa·s、數(shù)均分子量為500～1600、分散度小于3的乙烯基聚鐵碳硅烷；

其中聚鐵碳硅烷與四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷的摩爾比為1:0.05～2.5，聚鐵碳硅烷與二甲苯/四氫呋喃混合溶劑的質(zhì)量比為1:2～8，聚鐵碳硅烷與偶氮二異丁腈的摩爾比為1:0.5～2；

三、將乙烯基聚鐵碳硅烷、氮化硼、碳化硅、氮化硅和碳化硼按照1:(0～4):(0～4):(0～4):(0～4)的質(zhì)量比共混，得到陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料。

步驟二中所述二甲苯/四氫呋喃混合溶劑中二甲苯與四氫呋喃的體積比為1:0.8。

聚碳硅烷是一種耐高溫復(fù)合材料的基體樹脂，二茂鐵改性聚碳硅烷提高了聚碳硅烷的耐熱性，同時鐵是二氧化硅的抗氧劑，可以對天線罩進(jìn)行保護(hù)。聚鐵碳硅烷室溫為固體，難以作為陶瓷表面密封用涂層材料。將四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷與聚鐵碳硅烷中分子鏈中Si-H鍵反應(yīng)，得到乙烯基聚鐵碳硅烷，再與氮化硼、碳化硅、氮化硅、碳化硼混合，制得耐高溫用于陶瓷表面密封的耐600℃高溫涂層材料，其粘度為700～12000mPa·s。本發(fā)明的陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料應(yīng)用于粘接陶瓷材料剪切強(qiáng)度常溫可達(dá)2.9MPa，200℃剪切強(qiáng)度常溫可達(dá)2.9MPa，400℃剪切強(qiáng)度常溫可達(dá)2.8MPa，600℃剪切強(qiáng)度常溫可達(dá)2.5MPa，800℃剪切強(qiáng)度常溫可達(dá)2.3MPa。

附圖說明

圖1是實(shí)驗(yàn)一中制備的陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料的紅外譜圖；

圖2是實(shí)驗(yàn)一中制備的陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料180℃固化3h后TG譜圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、以聚二甲基硅烷和二茂鐵為原料，在250～500℃、3～18MPa、惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)0.5～12h，提純后得到粘度為800～10000mPa·s、數(shù)均分子量為400～800、分散度小于3的聚鐵碳硅烷，其中二茂鐵加入量為聚二甲基硅烷和二茂鐵總質(zhì)量的0.5％～10％；

二、將聚鐵碳硅烷、四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷溶于二甲苯/四氫呋喃混合溶劑中，以偶氮二異丁腈為催化劑，在溫度為80～90℃的條件下反應(yīng)2～8h，提純后得到粘度為800～10000mPa·s、數(shù)均分子量為500～1600、分散度小于3的乙烯基聚鐵碳硅烷；

其中聚鐵碳硅烷與四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷的摩爾比為1:0.05～2.5，聚鐵碳硅烷與二甲苯/四氫呋喃混合溶劑的質(zhì)量比為1:2～8，聚鐵碳硅烷與偶氮二異丁腈的摩爾比為1:0.5～2；

三、將乙烯基聚鐵碳硅烷、氮化硼、碳化硅、氮化硅和碳化硼按照1:(0～4):(0～4):(0～4):(0～4)的質(zhì)量比共混，得到陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料。

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二中所述二甲苯/四氫呋喃混合溶劑中二甲苯與四氫呋喃的體積比為1:0.5～1.3。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)施方式一或二之一不同的步驟一中在280～480℃、4～16MPa、惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)1～10h。其它與具體實(shí)施方式一或二之一相同。

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在300℃、10MPa、惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)2h。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)施方式一至四之一不同的是步驟一中二茂鐵加入量為聚二甲基硅烷和二茂鐵總質(zhì)量的1％。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

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在溫度為88℃的條件下反應(yīng)5h。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)施方式一至六之一不同的是步驟二中聚鐵碳硅烷與四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷的摩爾比為1:0.5，聚鐵碳硅烷與二甲苯/四氫呋喃混合溶劑的質(zhì)量比為1:6，聚鐵碳硅烷與偶氮二異丁腈的摩爾比為1:1。其它與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

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二中聚鐵碳硅烷與四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷的摩爾比為1:1。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)施方式一至八之一不同的是步驟二中聚鐵碳硅烷與二甲苯/四氫呋喃混合溶劑的質(zhì)量比為1:6。其它與具體實(shí)施方式一至八之一相同。

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將乙烯基聚鐵碳硅烷、氮化硼、碳化硅、氮化硅和碳化硼按照1:4:3:2:1的質(zhì)量比共混。其它與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果：

實(shí)驗(yàn)一：

陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、以聚二甲基硅烷和二茂鐵為原料，在400℃、10MPa、惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)10h，提純后得到粘度為8000mPa·s、數(shù)均分子量為860、分散度小于3的聚鐵碳硅烷，其中二茂鐵的添加量為9％；

二、將聚鐵碳硅烷、四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷溶于二甲苯/四氫呋喃混合溶劑中，以偶氮二異丁腈為催化劑，在溫度為85℃的條件下反應(yīng)6h，提純后得到粘度為3900mPa·s、分子量為1240、分散度小于3的乙烯基聚鐵碳硅烷；

其中低分子聚鐵碳硅烷與四甲基四乙烯基環(huán)四硅氮烷的摩爾比為1:1.5，聚鐵碳硅烷與二甲苯/四氫呋喃混合溶劑的質(zhì)量比為1:5，低分子聚鐵碳硅烷與偶氮二異丁腈的摩爾比為1:1.5；

三、將乙烯基聚鐵碳硅烷、氮化硼、碳化硅、氮化硅和碳化硼按照1:2:1:2:3的質(zhì)量比共混，得到陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料。

步驟二中所述二甲苯/四氫呋喃混合溶劑中二甲苯與四氫呋喃的體積比為1:0.8。

將本實(shí)驗(yàn)制備的陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料于180℃固化3h后的TG譜圖如圖2所示。

將本實(shí)驗(yàn)制備的陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料粘接陶瓷材料剪切強(qiáng)度如表1所示。

表1

本實(shí)驗(yàn)制備的陶瓷表面密封用耐600℃高溫涂層材料粘度如表2。

表2