一种前驱体转化法制备含乙酰丙酮铁硅碳氮陶瓷的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及含乙酰丙酮铁硅碳氮陶瓷的制备方法，具体涉及一种前驱体转化法合 成含乙酰丙酮铁硅碳氮陶瓷的方法，属无机非金属材料领域。
【背景技术】
[0002] SiCN陶瓷作为微波吸收材料，具有优异的高温力学性能、热稳定性、化学稳定性和 耐环境性。电磁波屏蔽与吸收材料不仅在军事上广泛用于电子对抗和隐身技术，占有特殊 的地位，而且在民用上也日趋广泛，例如电视广播、雷达技术、微波暗室等。因为应用的特殊 性，吸波材料不仅要求有良好的稀薄性能，还要满足"薄、轻、宽、强"等要求。考虑雷达波在 界面的反射和吸材料内部衰减损耗，SiCN陶瓷具有适当大小的介电常数材料，呈现出更加 优异吸波性能。国外对磁性SiCN材料的研宄开始较早，从最早的单纯SiCN到掺杂多种元 素的复合材料，近年有关SiCN-Fe的材料的研宄主要有以下几个方向：
[0003] 美国科罗拉多大学波尔德分校的Atanu Saha等在液态前驱体中直接加入Fe3O4粉 末，在热解过程中将铁氧体转变为a-Fe。
[0004] 德国德累斯顿工业大学Ralf Hauser等将羰基铁与聚娃氮烧混合反应，真空处理 之后进行热压成型，再将得到的块体烧结，得到Fe-SiCN复合陶瓷。
[0005] 德国拜罗伊特大学的Thomas Schmalz等利用氨基吡啶铁与聚娃氮烧混合成含金 属的前驱体得到含铁SiCN复合陶瓷，并且该工艺通用于各种过渡金属的SiCN基复合陶瓷 制备。
[0006] 德国德累斯顿工业大学的Emanuel Ionescu等在聚娃氮烧交联的过程中直接加入 铁粉，形成聚合物-Fe键，进一步热解形成Si-Fe键。
[0007] 根据国内外研宄进展发现，尽管对于引入不同铁源制备含铁聚硅氮烷前驱体陶瓷 材料的研宄已不在少数，但是此类材料微波吸收性能仍然不佳，因此，限制了 SiCN陶瓷在 雷达、军用隐身材料以及电视广播等领域中的应用。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术的不足，本发明提供一种前驱体法制备含乙酰丙酮铁SiCN陶瓷的 方法，该方法工艺简单、生产成本低、制备周期短，所制得的产品电磁波衰减系数高，微波吸 收性能好。
[0009] 本发明技术方案如下：
[0010] 一种前驱体法制备含乙酰丙酮铁SiCN陶瓷的方法，包括步骤如下：
[0011] (1)混料：在队气氛下，将聚硅氮烷（PSZ)、a-甲基丙烯酸和过氧化二异丙苯搅 拌均匀，得到混合溶液；
[0012] 所述聚硅氮烷：过氧化二异丙苯按质量比96%~98%:2%~4%配料，所述a-甲 基丙條酸为聚娃氣烧和过氧化^异丙苯总质量的10%~20% ;
[0013] (2)交联固化：将步骤（1)所得混合溶液在3~5°C /min的升温速率从室温升温 至400~700°C固化2~6h;
[0014] (3)粉碎球磨：将步骤（2)固化所得的物料在振动球磨机中粉碎球磨，过100~ 200目筛；
[0015] (4)混料：将步骤（3)过筛所得的粉料加入乙酰丙酮铁并混合均匀；
[0016] 所述乙酰丙酮铁按步骤（3)所得粉料的20~100%质量掺入配料；
[0017] (5)造粒成型：将步骤⑷所得粉料在IOMPa~20MPa的压力下压制成型，冷等静 压，获得生坯；
[0018] (6)热解/烧结：将步骤（5)所得生坯在N2气氛保护下在1000°C~1400°C的温度 进行热解/烧结，保温4h~6h，即得。
[0019] 根据本发明，优选的，步骤（1)中所述的聚硅氮烷为HTT1800。聚硅氮烷可市场购 得，也可按现有技术自己制备得到。
[0020] 根据本发明，优选的，步骤（2)中升温速率为3 °C /min，固化温度600 °C，固化时间 4h。较低的升温速率和较高的固化时间以保证聚硅氮烷充分交联固化，促进反应的进行。
[0021] 根据本发明，优选的，步骤（4)中所述乙酰丙酮铁按步骤（3)所得物料的30~ 100 %掺入配料，进一步优选30 %，50 %，80 %，100 %掺入配料。
[0022] 根据本发明，优选的，步骤（5)中冷等静压在ISOMPa下进行，保压300s。
[0023] 根据本发明，优选的，步骤（6)中从室温以3~5°C/min升温速率升温至1000°C~ 1400°C进行热解/烧结；进一步优选的，热解/烧结温度为1300°C。
[0024] 本发明的原理：
[0025] 以聚硅氮烷为前驱体来源、过氧化二异丙苯为交联剂，在双排气体分配器（真空/ 惰性多歧管系统，俗称Schlenk line)的协助下将其混合制备SiCN陶瓷材料，原料混合溶 解阶段引入碳源甲基丙烯酸制得含碳量较高的SiCN陶瓷材料，原料掺杂阶段引入铁源乙 酰丙酮铁，制得磁性能较好的SiCN(Fe)前驱体陶瓷材料。
[0026] 本发明的有益效果：
[0027] 1、本发明通过前驱体法制备含乙酰丙酮铁SiCN陶瓷，引入乙酰丙酮铁会提高 SiCN陶瓷显气孔率，降低其体积密度，显著提高SiCN陶瓷的微波吸收性能，提高电磁波衰 减系数。
[0028] 2、本发明采用前驱体转化法，制备温度低，所得材料耐高温性能好。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明实施例1所制得的含乙酰丙酮铁SiCN陶瓷样品的X射线衍射图谱。
[0030] 图2为本发明实施例1所制得的含乙酰丙酮铁SiCN陶瓷样品的SEM照片。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于 此。
[0032] 实施例中所用原料均为常规原料，所用设备均为常规设备，市购产品。
[0033] 实施例1 :
[0034] -种前驱体法制备含乙酰丙酮铁SiCN陶瓷方法，包括步骤如下：
[0035] ⑴混料：在N2气氛下，称取聚硅氮烷9. 6g、a -甲基丙烯酸lg、过氧化二异丙苯 〇. 4g，在恒温磁力搅拌器上搅拌lh，得到混合溶液；
[0036] 混合溶液中聚硅氮烷：过氧化二异丙苯按质量比96% :4%配料，a-甲基丙烯酸 为聚娃氣烧和过氧化>异丙苯总质量的10% ;
[0037] (2)交联固化：将步骤（1)所得混合溶液在:TC /min的升温速率从室温升温至 400°C 固化 2h;
[0038] (3)粉碎球磨：将步骤（2)固化所得的物料在振动球磨机中粉碎球磨，过100目 筛；
[0039] (4)混料：称取乙酰丙酮铁0.Ig和步骤（3)所得粉料0.5g在玛瑙研钵中混合均 匀
[0040] 得到混合粉料，粉料中乙酰丙酮铁与步骤（3)所得粉料为质量比为1 :5的原料；
[0041] (5)造粒成型：将步骤⑷所得粉料装入模具中，在IOMPa的压力下单轴压制成 型，ISOMPa冷等静压，保压300s，获得生坯；
[0042] (6)热解/烧结：将步骤（5)所得生坯装入管式炉中，在N2气氛保护下在KKKTC 的温度进行热解，升温速率3°C /min，保温4h，即得。
[0043] 将本实施例制备得到的含乙酰丙酮铁SiCN陶瓷测试X射线衍射图谱和SEM照片， 如图1、2所示。
[0044] 由图1可知，所得到的产物为乙酰丙酮铁-SiCN。由图2可知，所得到的乙酰丙酮 铁-SiCN样品为无定形态。
[0045] 实施例2 :
[0046] -种前驱体法制备含乙酰丙酮铁SiCN陶瓷方法，步骤如下：
[0047] ⑴混料：在N2气氛下，称取聚硅氮烷9. 6g、a -甲基丙烯酸lg、过氧化二异丙苯 0. 4g，在恒温磁力搅拌器上搅拌lh，得到混合溶液；
[0048] 混合溶液中聚硅氮烷：过氧化二异丙苯按质量比96% :4%配料，a-甲基丙烯酸 为聚娃氣烧和过氧化>异丙苯总质量的10% ;
[0049] (2)交联固化：将步骤（1)所得混合溶液在5°C /min的升温速率从室温升温至 600°C 固化 4h;
[0050] (3)粉碎球磨：将步骤（2)固化所得的物料在振动球磨机中粉碎球磨，过100目 筛；
[0051] (4)混料：称取乙酰丙酮铁0.1 g和步骤（3)所得粉料0. 5g在玛瑙研钵中混合均 匀
[0052] 得到混合粉料，粉料中乙酰丙酮铁与步骤（3)所得粉料为质量比为1 :5的原料；
[0053] (5)造粒成型：将步骤⑷所得粉料装入模具中，在