一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法
【专利摘要】本发明提出了一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法。所述方法包括如下步骤：(1)采用抗氧化前驱体和第一溶剂配制得到抗氧化前驱体溶液；(2)利用所述抗氧化前驱体溶液浸渍所述多孔碳材料；(3)将经浸渍的所述多孔碳材料浸泡在所述第二溶剂中，以利用所述第二溶剂使前驱体沉积在所述多孔碳材料的多孔结构中；(4)将多孔结构中沉积有前驱体的所述多孔碳材料进行干燥并固化；优选的是，所述干燥采用超临界干燥进行；和(5)通过对经干燥固化的所述多孔碳材料进行高温裂解，从而形成所述多孔碳材料抗氧化层。本发明通过采用溶剂辅助沉积有效地提高了多孔碳材料中抗氧化涂层的均匀性，进而提高了多孔碳材料的抗氧化性能，同时该方法具有工艺简单、适用范围广等优点。
【专利说明】一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 多孔碳材料具有良好高温稳定性、优异的热辐射阻隔性能、较低的密度等优点，是 目前理想的高效轻质隔热材料，在超高温隔热领域具有广阔的应用前景。在实际应用当中， 高温有氧环境极易造成多孔碳材料发生严重氧化，进而影响其隔热性能。为满足其在高温 隔热领域的应用，亟需提高多孔碳材料的抗氧化性能。
[0003] 通过炭材料表面涂层隔绝氧气是提高炭材料抗氧化性能的有效方法。常用的抗 氧化涂层材料包括氮化硼、碳化硅、碳化硼等（材料导报，2004年第18卷第2期，56?58 页），抗氧化涂层的制备方法主要有前驱体浸渍裂解法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、 溶胶凝胶法和原位反应法等，其中前驱体浸渍裂解法工艺比较成熟，具有工艺简单、易于控 制、应用范围广等优点（材料工程，2003年第11期，11?13页）。通常，前驱体浸渍裂解法 主要包括以下几个步骤：浸渍、干燥及固化、高温裂解等（中国专利CN103266470 A)。对于 传统的前驱体浸渍裂解法，浸渍后干燥过程中，多孔碳材料易出现抗氧化层分布不均匀的 现象，降低了多孔碳材料的整体抗氧化性能，也影响抗氧化涂层制备的工艺可控性。另外， 由于浸渍干燥过程中溶剂的表面张力作用，容易造成多孔结构出现坍塌，一方面破坏了碳 材料的多孔结构，也降低抗氧化涂层的抗氧化效果，而且还可能影响了所制得的材料的均 质性、密度、强度、耐热性和隔热性。
【发明内容】
[0004] 本发明人发现，传统的前驱体浸渍裂解法无法得到分布均匀的抗氧化层很可能是 因为重力作用以及干燥中的溶质随溶剂迀移造成的。于是，为了克服现有技术不足，本发 明人针对多孔炭材料抗氧化涂层制备的前驱体浸渍裂解法进行了改进：利用由抗氧化前驱 体和第一溶剂（有时也称为前驱体溶剂）制备的抗氧化前驱体溶液浸渍多孔碳材料后，将 经浸渍的多孔碳材料浸泡在不同于所述第一溶剂的第二溶剂中，由此利用第二溶剂置换所 述第一溶剂，本发明人惊讶地发现，利用第二溶剂辅助抗氧化前驱体在多孔碳材料的微孔 结构中沉积成层，可以使抗氧化前驱体快速均匀地沉积并形成均匀的抗氧化层，推测第二 溶剂可能是作为抗氧化前驱体的不良溶剂，但能够与前驱体溶剂混溶的缘故。例如，本发明 可以如下进行：在利用抗氧化前驱体浸渍多孔炭材料后，将其浸泡入大量第二溶剂例如丙 酮中，前驱体溶剂在第二溶剂中快速扩散并被第二溶剂取代，使抗氧化前驱体在多孔炭材 料的多孔结构表面迅速沉积，从而在多孔炭材料的微观结构表面形成均匀抗氧化前驱体沉 积层。然后再进行干燥。干燥时，本发明人还又惊讶地发现，如果采用超临界干燥方法进行 干燥，可以进一步显著地提高抗氧化层因而提高所得材料的性能，推测可能在超临界状态 下溶剂表面张力接近于零，干燥过程中能很好地保持碳材料的多孔结构。本发明中的抗氧 化前驱体第二溶剂例如乙醇、丙酮均为C02超临界干燥的常用溶剂，超临界干燥完成后再 固化等步骤形成均匀的抗氧化前驱体层，最后通过高温裂解形成抗氧化层。本发明提供了 一种均匀多孔炭材料抗氧化层的制备方法，有效提高了多孔炭材料高温抗氧化性能，也提 高了抗氧化层制备的工艺可控性，另外还能保持材料的均质性、低密度、高的耐热性和隔热 性。
[0005] 本发明技术解决方案：首先在多孔炭材料的微观多孔结构表面形成均匀抗氧化前 驱体层，其中可以通过真空加压利用抗氧化前驱体溶液浸渍使抗氧化前驱体溶液充分浸入 多孔炭材料的微观孔结构中，再采用利用第二溶剂使抗氧化前驱体能够均匀地沉积在多孔 炭材料的微孔结构表面，然后通过进行干燥（例如超临界干燥）和固化等步骤在多孔炭材 料微观多孔结构表面形成均匀的抗氧化前驱体层。最后，高温裂解抗氧化前驱体层，从而得 到均匀的抗氧化涂层。
[0006] 更具体地说，本发明通过以下技术方案来实现：
[0007] 1. -种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步 骤：
[0008] (1)采用抗氧化前驱体和第一溶剂配制得到抗氧化前驱体溶液；
[0009] (2)利用所述抗氧化前驱体溶液浸渍所述多孔碳材料；
[0010] (3)将经浸渍的所述多孔碳材料浸泡在所述第二溶剂中，以利用所述第二溶剂使 前驱体沉积在所述多孔碳材料的多孔结构中；
[0011] (4)将多孔结构中沉积有前驱体的所述多孔炭材料进行干燥并固化；优选的是， 所述干燥采用超临界干燥进行；和
[0012] (5)通过对经干燥固化的所述多孔碳材料进行高温裂解，从而形成所述多孔炭材 料抗氧化层。
[0013] 2.根据技术方案1所述的制备方法，其特征在于，所述的多孔炭材料选自由炭气 凝胶、树脂基碳泡沫、煤基碳泡沫、者沥青基碳泡沫、碳纤维预制体、多孔碳/碳复合材料组 成的组。
[0014] 3.根据技术方案1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自由环己 烷、四氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、乙醚组成的组。
[0015] 4.根据技术方案1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化前驱体 选自由聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚碳硼烷、聚硅氮硼烷组成的组；优选的是，所述抗氧化前驱体 溶液中的所述抗氧化前驱体的质量分数为〇. 1 %?30%。
[0016] 5.根据技术方案1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2)中的所述 浸渍采用如下真空加压的方式进行：预抽真空，真空度为-〇. 1?OMPa ;然后在施加0. 1? IMpa的压力下进行浸渍，浸渍时间为0. 5?7天。
[0017] 6.根据技术方案1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（4)中的所 述固化采用如下加压加热固化的方式进行：从室温升温至100?250°C，升温速率为0. 5? 6°C /分钟，保温时间为2?4小时，固化时的气氛为空气气氛，压力0. 1?0. 5MPa。
[0018] 7.根据技术方案1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（5)中的高 温裂解的条件如下：裂解温度为800?1000°C，升温速率为0. 5?6°C /分钟，保温时间为 2?4小时，再随炉降温，裂解过程中的气氛为氮气。
[0019] 8.根据技术方案1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂选自 由丙酮和乙醇组成的组。
[0020] 9.根据技术方案1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自 由四氢呋喃和乙醚组成的组，并且所述第二溶剂为乙醇。
[0021] 10.根据技术方案1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂为 丙酮。
[0022] 本发明的有益效果：本发明通过在前驱体浸渍裂解法的浸渍步骤后引入溶剂辅助 沉积措施，在多孔炭材料中制备出了均匀的抗氧化层，同时提高了多孔炭材料抗氧化性能。 经80(TC，1200s下高温有氧环境考核发现，相对于传统前驱体浸渍裂解法，引入溶剂辅助 沉积尤其是在结合使用超临界干燥进行的抗氧化处理，所制得的多孔炭材料氧化质量损失 率从35%降低到21%，抗氧化性能明显提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为未经处理的炭气凝胶的扫描电镜图。
[0024] 图2为实施例8中沉积抗氧化层后的炭气凝胶的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0025] 如前文所述，本发明提供了一种多孔炭材料抗氧化涂层的制备方法，所述方法可 以包括如下步骤：（1)配制抗氧化前驱体溶液；（2)将多孔碳材料浸渍于抗氧化前驱体溶液 中；（3)溶剂辅助沉积抗氧化前驱体；(4)干燥并固化；和（5)高温裂解。优选的是，所述干 燥采用超临界干燥的方式进行；另外优选的是，所述固化采用加热加压的方式进行。
[0026] 在一些实施方式中，本发明的方法包括如下步骤：
[0027] (1)采用抗氧化前驱体和第一溶剂配制得到抗氧化前驱体溶液；
[0028] (2)利用所述抗氧化前驱体溶液浸渍所述多孔碳材料；
[0029] (3)将经浸渍的所述多孔碳材料浸泡在所述第二溶剂中，以利用所述第二溶剂使 前驱体沉积在所述多孔碳材料的多孔结构中；
[0030] (4)将多孔结构中沉积有前驱体的所述多孔炭材料进行干燥并固化；优选的是， 所述干燥采用超临界干燥进行；和
[0031] (5)通过对经干燥固化的所述多孔碳材料进行高温裂解，从而形成所述多孔炭材 料抗氧化层。
[0032] 在一些实施方式中，所述的多孔炭材料选自由炭气凝胶、树脂基碳泡沫、煤基碳泡 沫、者沥青基碳泡沫、碳纤维预制体、多孔碳/碳复合材料组成的组。
[0033] 在另外一些实施方式中，所述第一溶剂选自由环己烷、四氢呋喃、二甲苯、甲苯、 苯、乙醚组成的组。在一些实施方式中，所述第二溶剂选自由丙酮和乙醇组成的组。在一些 优选的实施方式中，所述第一溶剂选自由环己烷、四氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、乙醚组成的 组，并且所述第二溶剂为丙酮。在另外一些实施方式中，所述第一溶剂选自由四氢呋喃乙醚 组成的组，并且所述第二溶剂所述第二溶剂选自由丙酮和乙醇组成的组。在另外一些实施 方式中，所述第一溶剂为四氢呋喃，并且所述第二溶剂为丙酮或乙醇。在另外一些实施方式 中，所述第一溶剂为乙醚，并且所述第二溶剂为丙酮或乙醇。作为替代方式，所述第一溶剂 可以为乙醚，并且所述第二溶剂为乙醇。
[0034] 在一些实施方式中，所述抗氧化前驱体选自由聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚碳硼烷、聚 硅氮硼烷组成的组；优选的是，所述抗氧化前驱体溶液中的所述抗氧化前驱体的质量分数 为 0· 1%?30%。
[0035] 在一些实施方式中，步骤（2)中的所述浸渍采用如下真空加压的方式进行：预 抽真空，真空度为-〇. 1?OMPa ;然后在施加0. 1?IMpa的压力下进行浸渍，浸渍时间为 0· 5?7天。
[0036] 在另外一些实施方式中，步骤（4)中的所述固化采用如下加压加热固化的方式进 行：从室温升温至100?250°C，升温速率为0. 5?6°C /分钟，保温时间为2?4小时，固 化时的气氛为空气气氛，压力〇· 1?〇· 5MPa。
[0037] 在又一些实施方式中，步骤（5)中的所述高温裂解的条件如下：裂解温度为800? 1000°C，升温速率为0. 5?6°C /分钟，保温时间为2?4小时，再随炉降温，裂解过程中的 气氛为氮气。
[0038] 在一些优选的实施方式中个，本发明的所述方法可以通过如下步骤进行：
[0039] (1)配制抗氧化前驱体溶液
[0040] 将抗氧化前驱体溶解于前驱体溶剂（本文有时称为第一溶剂）配制得到抗氧化前 驱体溶液。在一些优选的实施方式中，所述抗氧化前驱体在抗氧化前驱体溶液中的质量浓 度为 0· 1%?30%，例如为 0· 1%、0· 2%、0· 3%、0· 4%、0· 5%、0· 6%、0· 7%、0· 8%、0· 9%、 1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%或 30%。在一些实施方式 中，所述抗氧化前驱体选自由聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚碳硼烷、聚硅氮硼烷等组成的组。在一 些实施方式中，所述前驱体溶剂或者所述第一溶剂可以选自由环己烷、甲苯、二甲苯、四氢 呋喃、乙醚等组成的组。
[0041] (2)将多孔碳材料浸渍于聚前驱体溶液
[0042] 将多孔炭材料浸渍于抗氧化前驱体溶液时，优选使用真空加压方式，S卩，先预抽真 空。预抽真空时的真空度可以为-〇. IMPa?OMpa。预抽真空后，再注入抗氧化前驱体溶液 进行浸渍，浸渍时优选进行加压浸渍，浸渍加压的压力可以为〇. 1?IMPa，浸渍时间可以为 0. 5?7天，例如可以为0. 5、1、2、3、4、5、6或7天。
[0043] (3)溶剂辅助沉积抗氧化前驱体；
[0044] 对步骤（2)得到的多孔炭材料用第二溶剂例如丙酮或者乙醇进行浸渍。前驱体溶 剂在第二溶剂中快速扩散并被第二溶剂取代，从而使抗氧化前驱体迅速沉积，在多孔炭材 料中形成均匀前驱体沉积层。在一些优选的实施方式中，所述第一溶剂选自由四氢呋喃和 乙醚组成的组，并且所述第二溶剂为乙醇；在一些更优选的实施方式中，所述第一溶剂是乙 醚，并且所述第二溶剂为乙醇。在另外一些优选的实施方式中，所述前驱体溶剂选自由环己 烷、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、乙醚等组成的组，并且所述第二溶剂为丙酮。
[0045] (4)干燥并固化前驱体层
[0046] 将多孔碳材料的微孔结构中沉积有抗氧化前驱体层的多孔碳材料进行干燥。优选 的是，通过超临界干燥的方式进行干燥。发明人惊讶的发现，超临界干燥的技术措施和溶剂 辅助沉积抗氧化前驱体的技术措施相得益彰，结合使用这两种技术措施还获得了增益的技 术效果，尤其是显著地减少了对多孔炭材料中孔结构的破坏；然后进行固化，例如在加压的 条件下进行固化，从而形成均匀的抗氧前驱体层。
[0047] 在采用超临界干燥的情况下，超临界干燥条件可以为：超临界设备干燥釜升温至 50°C ±6°C，例如升温至45、46、47、48、4950、51、52、53、54、55°〇，保持压力为10?141\〇^，例 如10、11、12、13或14MPa。固化条件可以为：从室温升温至100°C?250°C，例如从室温升温 至 100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240、250? ;升温速率 为0.5°〇?6°〇/分钟，例如为0.5、1、2、3、4、5或6°〇/分钟；保温时间为111?411，例如为 1、2、3或4小时；施加的压力可以为0· IMPa?0· 5MPa ;例如为0· 1、0· 2、0· 3、0· 4或0· 5MPa。
[0048] (5)高温裂解抗氧化前驱体层
[0049] 在惰性气体气氛例如氮气氛围下对步骤（4)得到的抗氧化前驱体层进行高温裂 解，裂解温度可以为800°C?1000°C例如为800、850、900、950、1000°C ;升温速率可以为 0.5?6°〇/分钟，例如为0.5、1、2、3、4、5或6°〇/分钟；保温时间为2?411，例如为1、2、3 或4小时，由此形成多孔炭材料抗氧化层。
[0050] 除非另有说明，否则本发明中所有的数值范围包括端值以及该范围的任意子范围 和任意值。
[0051] 本发明方法的各个技术特征可以进行各种不同组合，除非另有说明或者根据本领 域技术人员应当掌握的知识可以确定不可能存在的技术特征的组合。
[0052] 下文将参照实施例对本发明进行进一步的说明，提供这些实施例的目的是为了更 好地理解本发明，而不是为了将本发明的保护范围限于这些实施例。本发明的范围通过所 附权利要求进行限定。
[0053] 实施例1
[0054] 将聚碳硅烷溶解于环己烷中，配制成质量浓度为2%的聚碳硅烷溶液。把炭气凝胶 固定于密封工装中，抽真空，真空度为-0. 〇5MPa，保持20min，再把聚碳硅烷溶液注入炭气 凝胶中，并加压至〇. 2MPa，浸渍时间为7天，使聚碳硅烷溶液能够充分进入炭气凝胶的多孔 结构。
[0055] 浸渍完成后，把加压浸渍后的炭气凝胶置于过量的作为第二溶剂的丙酮中进 行溶剂辅助沉积。溶剂辅助沉积完成后，再进行超临界干燥，超临界设备干燥釜升温至 50°C ±6°C，保持压力为10?14MPa。把超临界干燥后样品，在0.2MPa压力下加热固化，固 化条件为：从室温升温至200°C，升温速率为I°C /分钟，保温时间为4h (小时）。固化完成 后即得在炭气凝胶多孔结构形成聚碳硅烷前驱体层。
[0056] 在氮气氛围下对炭气凝胶中的聚碳硅烷进行高温裂解，高温裂解程序：从室温升 温至1000°C，升温速率1°C /分钟，保温2h，最后在室温下降温至室温。即完成炭气凝胶抗 氧化层制备。
[0057] 用马弗炉进行高温有氧条件下考核，考核温度和时间分别为800°C，1200s，考核 后氧化失重率为29 %，氧化失重率的计算公式为：氧化失重率=(考核前所得材料的质 量-考核后所得材料的质量抗氧化处理前多孔碳材料质量X 100%。
[0058] 实施例2
[0059] 将聚碳硅烷溶解于二甲苯中，配制成质量浓度为2%的聚碳硅烷溶液。把炭气凝胶 固定于密封工装中，抽真空，真空度为-0. 〇5MPa，保持20min，再把聚碳硅烷溶液注入炭气 凝胶中，并加压至〇. 2MPa，浸渍时间为7天，使聚碳硅烷溶液能够充分进入炭气凝胶的多孔 结构。
[0060] 浸渍完成后，把加压浸渍后的炭气凝胶置于过量的作为第二溶剂的丙酮中进 行溶剂辅助沉积。溶剂辅助沉积完成后，再进行超临界干燥，超临界设备干燥釜升温至 50°C ±6°C，保持压力为10?14MPa。把超临界干燥后样品，在0.2MPa压力下加热固化，固 化条件为：从室温升温至200°C，升温速率为I°C /分钟，保温时间为4h (小时）。固化完成 后即得在炭气凝胶多孔结构形成聚碳硅烷前驱体层。
[0061] 在氮气氛围下对炭气凝胶中的聚碳硅烷进行高温裂解，高温裂解程序：从室温升 温至1000°C，升温速率1°C /分钟，保温2h，最后在室温下降温至室温。即完成炭气凝胶抗 氧化层制备。
[0062] 用马弗炉进行高温有氧条件下考核，考核温度和时间分别为800°C，1200s，考核后 氧化失重率为49%。
[0063] 实施例3
[0064] 将聚碳硅烷溶解于甲苯中，配制成质量浓度为2 %的聚碳硅烷溶液。把炭气凝胶固 定于密封工装中，抽真空，真空度为-0. 〇5MPa，保持20min，再把聚碳硅烷溶液注入炭气凝 胶中，并加压至0. 2MPa，浸渍时间为7天，使聚碳硅烷溶液能够充分进入炭气凝胶的多孔结 构。
[0065] 浸渍完成后，把加压浸渍后的炭气凝胶置于过量的作为第二溶剂的丙酮中进 行溶剂辅助沉积。溶剂辅助沉积完成后，再进行超临界干燥，超临界设备干燥釜升温至 50°C ±6°C，保持压力为10?14MPa。把超临界干燥后样品，在0.2MPa压力下加热固化，固 化条件为：从室温升温至200°C，升温速率为I°C /分钟，保温时间为4h (小时）。固化完成 后即得在炭气凝胶多孔结构形成聚碳硅烷前驱体层。
[0066] 在氮气氛围下对炭气凝胶中的聚碳硅烷进行高温裂解，高温裂解程序：从室温升 温至1000°C，升温速率1°C /分钟，保温2h，最后在室温下降温至室温。即完成炭气凝胶抗 氧化层制备。
[0067] 用马弗炉进行高温有氧条件下考核，考核温度和时间分别为800°C，1200s，考核后 氧化失重率为39%。
[0068] 实施例4
[0069] 将聚碳硅烷溶解于四氢呋喃中，配制成质量浓度为2%的聚碳硅烷溶液。把炭气凝 胶固定于密封工装中，抽真空，真空度为-〇. 〇5MPa，保持20min，再把聚碳硅烷溶液注入炭 气凝胶中，并加压至〇. 2MPa，浸渍时间为7天，使聚碳硅烷溶液能够充分进入炭气凝胶的多 孔结构。
[0070] 浸渍完成后，把加压浸渍后的炭气凝胶置于过量的作为第二溶剂的丙酮中进 行溶剂辅助沉积。溶剂辅助沉积完成后，再进行超临界干燥，超临界设备干燥釜升温至 50°C ±6°C，保持压力为10?14MPa。把超临界干燥后样品，在0.2MPa压力下加热固化，固 化条件为：从室温升温至200°C，升温速率为I°C /分钟，保温时间为4h (小时）。固化完成 后即得在炭气凝胶多孔结构形成聚碳硅烷前驱体层。
[0071] 在氮气氛围下对炭气凝胶中的聚碳硅烷进行高温裂解，高温裂解程序：从室温升 温至1000°C，升温速率1°C /分钟，保温2h，最后在室温下降温至室温。即完成炭气凝胶抗 氧化层制备。
[0072] 用马弗炉进行高温有氧条件下考核，考核温度和时间分别为800°C，1200s，考核后 氧化失重率为45%。
[0073] 采用与实施例1相同的方式进行实施例5?28,各组分、工艺参数以及比较例的高 温氧化性能考核实验结果如表1所示，抗氧化性能考核条件为用马弗炉进行高温有氧条件 考核，考核温度和时间分别为800°C，1200s。
[0074] 表1各实施例和比较例氧化性能考核实验结果
[0075] 丨多T材I前驱体I j驱体溶I前=量I浸_丨考_量损蝴 .号_____________ 比较 炭气凝胶 _ _ _ _ 100% 例 1 __________ __-_______ 比较 树脂基破 _ _ _ _ 100% 例2 泡沫 ____ 比较 煤基破泡 _ ___ _ _ 100% 例 3__泳 ~~______- 比较 沥青基破 _ _ ___ _ 100% 例 4 泡沫_____________ ~~?炭气凝k聚雜烷 环己烷 2%____29%_ ~2 炭气凝肢~聚破娃烷_ 二甲苯- 2%__7^__ 49% ~3 ~~聚破娃坑 2% 7 天__39% ~Γ-~~^ΛΜΜ氣碳城四氢呋喃 2% 7天 45%_ ~5 灰气凝肢一聚破娃& j 2% 7天 37% ~6 乙醚 2%__1 土__概 ~7 炭气凝Jl￡~~破桂烷 环己烷- 0.1% 7天__^_ ~8 'aKMM~~聚破硅;^ 环己坑__10%__7Λ__21% -9 IaSE聚碳硅& 环己6 - 30% 7天 22% 1〇一1气凝肢聚破娃烷 环己鴆 2% 3天__23% ~?Γ~~k气凝i~聚碳桂烷^ 环己^2%__05^__42% ~ - ~炭气纖聚毯氮涵"―二曱笨 ^ 7天 42% _________________* ~? 炭气癒東碳硼i 二甲苯一 2%__7A__43% ~H ^气 _二 2% 7天 I ~1〇% ^
[0076]
【权利要求】
1. 一种多孔碳材料抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： (1) 采用抗氧化前驱体和第一溶剂配制得到抗氧化前驱体溶液； (2) 利用所述抗氧化前驱体溶液浸渍所述多孔碳材料； (3) 将经浸渍的所述多孔碳材料浸泡在所述第二溶剂中，以利用所述第二溶剂使前驱 体沉积在所述多孔碳材料的多孔结构中； (4) 将多孔结构中沉积有前驱体的所述多孔炭材料进行干燥并固化；优选的是，所述 干燥采用超临界干燥进行；和 (5) 通过对经干燥固化的所述多孔碳材料进行高温裂解，从而形成所述多孔炭材料抗 氧化层。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的多孔炭材料选自由炭气凝胶、 树脂基碳泡沫、煤基碳泡沫、者沥青基碳泡沫、碳纤维预制体、多孔碳/碳复合材料组成的 组。
3. 根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自由环己烷、四 氢呋喃、二甲苯、甲苯、苯、乙醚组成的组。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述抗氧化前驱体选自 由聚碳硅烷、聚硅氧烷、聚碳硼烷、聚硅氮硼烷组成的组；优选的是，所述抗氧化前驱体溶液 中的所述抗氧化前驱体的质量分数为〇. 1 %?30%。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（2)中的所述浸渍 采用如下真空加压的方式进行：预抽真空，真空度为_〇. 1?〇MPa ;然后在施加0. 1?IMpa 的压力下进行浸渍，浸渍时间为〇. 5?7天。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（4)中的所述固化 采用如下加压加热固化的方式进行：从室温升温至100?250°C，升温速率为0. 5?6°C / 分钟，保温时间为2?4小时，固化时的气氛为空气气氛，压力0. 1?0. 5MPa。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤（5)中的高温裂 解的条件如下：裂解温度为800?1000°C，升温速率为0. 5?6°C /分钟，保温时间为2? 4小时，再随炉降温，裂解过程中的气氛为氮气。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂选自由丙 酮和乙醇组成的组。
9. 根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自由四 氢呋喃和乙醚组成的组，并且所述第二溶剂为乙醇。
10. 根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂为丙酮。
【文档编号】C04B41/85GK104446656SQ201410767357
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】赵英民, 贺剑, 刘斌, 郭慧, 张凡, 李文静, 于新民, 孙同臣, 张迪 申请人:航天特种材料及工艺技术研究所