一种钛酸钡泡沫陶瓷及其制备方法_2

文档序号:9741795阅读:来源:国知局
温下,将聚氨酯海绵D浸渍在浓度为lwt%的羧甲基纤维素水溶液中并停留3h;而后取出甩去多余的羧甲基纤维素水溶液,在温度60°C条件下干燥,得到预处理的聚氨酯海绵E。其体视显微镜照片参见附图1。
[0029]3)钛酸钡泡沫陶瓷生坯的制备
将预处理的聚氨酯海绵E浸渍在步骤I)制得的浆料C中,在常温下放置5min;随后挤压排除多余的浆料,于温度40°C条件下干燥;依次重复挂浆、干燥处理4次,得到挂浆均匀且无堵孔的钛酸钡泡沫陶瓷生坯。其体视显微镜照片参见附图1。
[0030]4)钛酸钡泡沫陶瓷的制备
将步骤3)制得的钛酸钡泡沫陶瓷生坯以2°C/min的速率由室温升温至200°C,再以1°C/min的速率升温至600°C;在600°C保温Ih;然后以5°C/min的速率升温至1200°C,保温2h;结束后,随炉冷却至室温,得到钛酸钡泡沫陶瓷。其体视显微镜照片和X射线衍射图分别参见附图1和2。
[0031]实施例2
I)钛酸钡泡沫陶瓷生坯的制备
将实施例1中预处理的聚氨酯海绵E浸渍在实施例1提供的浆料C中,在常温下放置5min;随后挤压排除多余的浆料,于温度40°C条件下干燥;依次重复挂浆、干燥处理2次,得到挂浆均匀且无堵孔的钛酸钡泡沫陶瓷生坯。
[0032]2)钛酸钡泡沫陶瓷的制备
将步骤I制得的钛酸钡泡沫陶瓷生坯以2°C/min的速率由室温升温至200°C,再以1°C/min的速率升温至600°C;在600°C保温Ih;然后以5°C/min的速率升温至1200°C,保温2h;结束后,随炉冷却至室温,得到钛酸钡泡沫陶瓷。其体视显微镜照片参见附图1。
[0033]参见附图1,它是本发明实施例1制备的聚氨酯海绵E、钛酸钡泡沫陶瓷生坯及钛酸钡泡沫陶瓷和实施例2制备的钛酸钡泡沫陶瓷的体视显微镜照片。从中可知,实施例1中预处理的聚氨酯海绵E经浆料挂浆后,钛酸钡均匀地涂覆在海绵的骨架上(实施例1) ο经烧结后,聚氨酯海绵高温分解,得到孔分布均匀且无堵孔的钛酸钡泡沫陶瓷(实施例1和2)。与实施例2制备的钛酸钡泡沫陶瓷相比,实施例1制备的钛酸钡泡沫陶瓷具有更粗壮的骨架,那是因为随着挂浆次数的增加,在海绵骨架上的挂浆量增加。
[0034]实施例3
将实施例1中制得的钛酸钡泡沫陶瓷生坯以2°C/min的速率由室温升温至200°C,再以I°C/min的速率升温至600°C ;在600°C保温Ih ;然后以5°C/min的速率升温至1000°C,保温2h ;结束后,随炉冷却至室温,得到钛酸钡泡沫陶瓷。其X射线衍射图参见附图2。
[0035]实施例4
将实施例1中制得的钛酸钡泡沫陶瓷生坯以2°C/min的速率由室温升温至200°C,再以I°C/min的速率升温至600°C ;在600°C保温Ih ;然后以5°C/min的速率升温至1100°C,保温2h ;结束后,随炉冷却至室温,得到钛酸钡泡沫陶瓷。其X射线衍射图参见附图2。
[0036]实施例5
将实施例1中制得的钛酸钡泡沫陶瓷生坯以2°C/min的速率由室温升温至200°C,再以I°C/min的速率升温至600°C ;在600°C保温Ih ;然后以5°C/min的速率升温至1300°C,保温2h ;结束后,随炉冷却至室温,得到钛酸钡泡沫陶瓷。其X射线衍射图、扫描电镜照片和抗压强度分别参见附图2、3和5。
[0037]参见附图2,它是本发明实施例1、3、4和5制备的钛酸钡泡沫陶瓷的X射线衍射图。可以看到,纳米钛酸钡在22.1°、31.6°、38.9°、45.2°、50.8°、56.1°、65.8°、70.2°、74.6° 以及78.9°处出现明显的衍射峰,它们分别对应于(100)、(110)、(111)、(002)/(200)、(210)、(211)、(220)、(221)、(310)和(113)晶面(JCPDS N0.5-0626)。29在45.2°是否分裂成两个衍射峰是判断钛酸钡晶型的有效依据。由于实施例3中制备的钛酸钡泡沫陶瓷在45.2°处未出现分裂峰,因此可判断实施例3所制备的钛酸钡泡沫陶瓷为立方晶型。与实施例3不同,实施例1、4和5所制备的钛酸钡泡沫陶瓷的谱图在45.2°处出现两个分裂峰,表明钛酸钡泡沫陶瓷的晶型向四方相转变,且其分裂峰强随烧结温度的升高而明显,说明钛酸钡泡沫陶瓷中四方相的含量增多。结果表明改变烧结温度可以调节钛酸钡泡沫陶瓷的晶型及不同晶相的含量。特别值得注意的是,所有的X射线衍射图均未出现其他杂峰,表明有机助剂在烧结过程中分解,得到化学组成单一的纯净钛酸钡泡沫陶瓷。
[0038]参见附图3,它是本发明实施例5制备的钛酸钡泡沫陶瓷的扫描电镜照片。从中可以看出,泡沫陶瓷生坯经高温烧结之后,有机助剂分解,钛酸钡晶粒生长、变大,得到致密性较好的钛酸钡泡沫陶瓷骨架。
[0039]以上结果表明已经成功地制备了化学组成单一且致密性较好的钛酸钡泡沫陶瓷。
[0040]比较例I,钛酸钡泡沫陶瓷/氰酸酯树脂复合材料的制备:将实施例1中制得的钛酸钡泡沫陶瓷置于模具中,于160°C烘箱预热;将2,2_二(4-氰酰苯基)丙烷(双酚A型氰酸酯)在160°C熔化lh,将得到的溶液浇注到已预热的钛酸钡泡沫陶瓷中,于160°C下抽真空除气泡 0.5h;而后按照 160°C/2h+180°C/2h+200°C/2h+220°C/2h 和 240°C/4h 的工艺分别进行固化和后处理;缓慢冷却至室温,得到钛酸钡泡沫陶瓷/氰酸酯树脂复合材料,其中氰酸酯树脂的含量为69.2vol%。该复合材料的介电常数随频率变化图参见附图4。
[0041 ]比较例2,钛酸钡/氰酸酯树脂复合材料的制备:在搅拌条件下,将21.3g的钛酸钡(平均粒径10nm)与1g双酚A型氰酸酯于150°C混合,于90°C超声分散1min后,在150°C预聚0.5h,得到预聚体;将预聚体浇入模具中,在160°C真空条件下脱气泡0.5h,按照工艺160°C/2h+180°C/2h+200°C/2h+220°C/2h和240°C/4h工艺进行固化和后处理,即得到钛酸钡/氰酸酯树脂复合材料,其中氰酸酯树脂的含量为69.2vol%。该复合材料的介电常数随频率变化图参见附图4。
[0042]参见附图4,它是比较例I制备的钛酸钡泡沫陶瓷/氰酸酯树脂复合材料与比较例2制备的钛酸钡/氰酸酯树脂复合材料的介电常数随频率变化图。由图可知,在相同的功能体含量下,钛酸钡泡沫陶瓷/氰酸酯树脂复合材料比钛酸钡/氰酸酯树脂复合材料具有更高的介电常数,如比较例I在10Hz下,其介电常数可达83.3,其值是比较例2制得的钛酸钡/氰酸酯树脂复合材料(9.9)的8.4倍。这是因为以具有三维立体网络骨架的钛酸钡泡沫陶瓷作为功能体,使得钛酸钡均匀分布在复合材料中,从而大大地提高了复合材料的介电常数。因此,本发明提供的化学组成单一的纯净钛酸钡泡沫陶瓷有利于制备具有高介电常数的复合材料。
[0043]实施例6
I)钛酸钡泡沫陶瓷生坯的制备
将实施例1中预处理的聚氨酯海绵E浸渍在浆料C(实施例1)中,在常温下放置5min;随后挤压排除多余的浆料,于温度40°C条件下干燥;依次重复挂浆、干燥处理3次,得到挂浆均匀且无堵孔的钛酸钡泡沫陶瓷生坯。
[0044]2)钛酸钡泡沫陶瓷的制备
将步骤I)制得的钛酸钡泡沫陶瓷生坯以2°C/min的速率由室温升温至200°C,再以1°C/min的速率升温至600°C;在600°C保温Ih;然后以5°C/min的速率升温至1300°C,保温2h;结束后,随炉冷却至室温,得到钛酸钡泡沫陶瓷。其抗压强度参见附图5。
[0045]实施例7
I)钛酸钡泡沫陶瓷生坯的制备
将实施例1中预处理的聚氨酯海绵E浸渍在浆料C(实施例1)中,在常温下放置5min;随后挤压排除多余的浆料,于温度40°C条件下干燥;依次重复挂浆、干燥处理5次,得到挂浆均匀且无堵孔的钛酸钡泡沫陶瓷生坯。
[0046]2)钛酸钡泡沫陶瓷的制备
将步骤I)制得的钛酸钡泡沫陶瓷生坯以2°C/min的速率由室温升温至200°C,再以1°C/min的速率升温至600°C;在600°C保温Ih;然后以5°C/min的速率升温至1300°C,保温2h;结束后,随炉冷却至室温,得到钛酸钡泡沫陶瓷。其抗压强度参见附图5。
[0047]参见附图5,它是本发明实施例5、6和7制备的钛酸钡泡沫陶瓷的抗压强度。由图可以看出,随着挂浆次数的增加,钛酸钡泡沫陶瓷的抗压强随之增加。当挂浆次数分别为4、5
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