采用陶瓷先驅(qū)體及納米填料制備泡沫陶瓷材料研究.pdf

1、以聚硅氧烷(PSO)、聚硅氮烷(PSZ)陶瓷先驅(qū)體為原料，利用有機泡沫浸漬工藝和添加造孔劑工藝制備了SiOC、SiCN泡沫陶瓷。研究了先驅(qū)體溶液濃度、裂解溫度、保溫時間、浸漬/裂解增強處理次數(shù)、造孔劑含量、成型壓力、添加納米填料等對泡沫陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響。利用差示掃描量熱儀、紅外光譜、XRD分析了PSO、PSZ的裂解過程及產(chǎn)物的物相，并用SEM、EDX對微觀結(jié)構(gòu)及成分進行了分析。 研究了PSO和PSZ的裂解過程。結(jié)果表明，此兩

2、種先驅(qū)體的裂解過程具有相似的規(guī)律，即交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在200～250℃，裂解反應(yīng)主要發(fā)生在500～800℃。在1100～1400℃范圍內(nèi)，隨著裂解溫度的升高，裂解產(chǎn)物均發(fā)生了由非晶態(tài)向晶態(tài)的轉(zhuǎn)變，PSO和PSZ的裂解產(chǎn)率分別為84.0％和82.1％。 以PSO、PSZ為先驅(qū)體采用有機泡沫浸漬工藝分別制備SiOC、SiCN泡沫陶瓷。結(jié)果表明，先驅(qū)體溶液濃度、裂解溫度、保溫時間、裂解/增強處理次數(shù)等對泡沫陶瓷的抗壓強度均有較大的影響。惰

3、性填料的加入可以提高SiOC泡沫陶瓷的抗壓強度和孔隙率；添加活性填料可以降低先驅(qū)體的裂解溫度，顯著提高泡沫陶瓷的抗壓強度。當(dāng)PSO中加入50wt％Al-Si粉時泡沫陶瓷抗壓強度達最大值19.8MPa；當(dāng)PSZ中加入30wt％Al粉時，泡沫陶瓷抗壓強度達最大值25.6MPa。微觀結(jié)構(gòu)表明，SiOC、SiCN泡沫陶瓷結(jié)構(gòu)均為三維網(wǎng)狀，且孔筋結(jié)構(gòu)均勻致密；開孔氣孔率分別達到88％、85％。 以PSO為先驅(qū)體采用碳酸氨、羥甲基纖維素、聚

4、乙烯醇縮丁醛(PVB)分別作造孔劑制備了SiOC泡沫陶瓷。結(jié)果表明，隨著造孔劑含量的增加，泡沫陶瓷的抗壓強度逐漸減小，孔隙率逐漸增大；隨著成型壓力的增加，泡沫陶瓷的抗壓強度逐漸增大，而孔隙率逐漸減小。研究結(jié)果顯示，碳酸氨不是一種很好的造孔劑，羥甲基纖維素是一種較好的造孔劑，PVB是一種理想的造孔劑。另外，添加Si3N4晶須可以顯著提高泡沫陶瓷的強度，當(dāng)Si3N4晶須含量為3wt％時，試樣抗壓強度達最大值65.5MPa。微觀結(jié)構(gòu)表明，孔徑