一种表面刻蚀的氧化铝纳米晶须复合物的制作方法_3

文档序号:8522711阅读:来源:国知局
机械性能的增强,例如,复合泡沫塑料可以在深海工程中得以应用。类似的特征,尤 其是随机分布的长度,使得材料的机械强度增强,例如乙烯基酯,凝胶涂料,浇铸聚氨酯等 材料,主要就是由于掺合物长度的随机分布而使得其性能提高。
[0086] 此处所公开的方法可以在较低的温度下进行,因为Na2SiF6开始放出气体的温度 为500°C,它是本文所公开的选定实例的上升温度的下限。这个初放气过程使氧化铝的蚀刻 比其他已知方法要早得多,如此即增加了生产速度又降低了废气的排放量,特别是HF。从而 能够降低洗涤和处理废水的设备成本。
[0087] 下面举例进行说明:在微电子刻蚀池中用BHF对碳化硅进行刻蚀,当出现蚀刻角 度斜方结构时,说明氧化层被去除。高岭石/高岭土是通过混合与压缩和Na 2SiF6-合的。 经蚀刻的碳化硅与增强高岭石/高岭土以选定的比例均匀地混合。保存混合/润湿剂处理 过的材料。将干蚀刻材料(四氟乙烯或聚四氟乙烯(C 2F4〇r C2F4x))以指定的比例稳定混合 到所保存的共混/润湿剂中。当干蚀刻材料完全加入该混合物中后,持续搅拌一段特定时 间,以确保所得到的混合材料尽可能地均匀。将一定量的氧化铝加入到该混合的蚀刻碳化 硅、增强的高岭土和干法蚀刻的材料中,同时持续搅拌。最终的蚀刻如图2所示。此混合物 被加热到约800°C _850°C,然后快速冷却。
[0088] 在下面所述的各种用途中,所产生的材料被加入到另一种材料,产品或结构中,例 如,复合泡沫塑料。公开的范围包括所引用的方法和组合物或由该方法制成的产品。
[0089] 本发明公开的方法应该与已知的碳化硅或氧化铝晶须的制备方法区别开来。例 如,已知的生产方法包括将PTFE与碳化硅或氧化铝混合,接着加热混合物使PTFE闪蒸到 HF中,从而使HF刻蚀材料。这里所公开的方法至少在三种方式上不同:使用的高岭土阻止 PTFE或其它氟化添加剂团聚。利用BHF蚀刻氧化铝的同时,作为在混合工序中的研磨剂和 生产构成材料。材料中同时包含氧化铝和碳化硅。
[0090] 本发明的制备方法中,复合物混合好,机械强度更高,具有较好的热传导特性,并 且由该生产技术得到的产品比用其它方法制得的更均匀。
[0091] 所公开的方法提供了独特的生产优势,包括但不限于:更完整地分解氟化剂,例如 聚四氟乙烯,更好地与被刻蚀的材料混合,从而使得生产更快并且能得到更均匀地混合/ 分散的产品。更快的生产速度使成本降低。更均匀的组合物使其更容易与其他材料混合,例 如炭黑和复合泡沫材料。催化过程时较快的上升时间使其在加工容器中的停留时间缩短, 从而导致较低的生产成本。较快的上升时间导致更多的蚀刻气体在材料表面停留更长的时 间,因此,上升时间越快,有用的蚀刻气体就会产生的越快越多,而且没用的气体产生的越 少。特别是,加热PTFE生成的毒性气体量大约在温度从350上升至500°C之间会达到最大 值。在温度高于650°C时,所产生的主要气体是二氧化碳和四氟化碳。为了保证最大的安全 性,在加热温度段是350-500°C区间必须快速升温。
[0092] 在350~500°C之间得到的不良气体包括强劲的的化学战剂(全氟异丁烯)和四 氟乙烯(包括其他不良气体)。
[0093] (全氟异丁烯(PFIB),也被称为1,1,3, 3, 3-五氟-2 (三氟甲基)丙-1-烯,是一 种碳氟烯烃。它是一种疏水性,沸点为7°C的反应性气体。它是一种强电体,是光气毒性的 10倍。吸入它可导致肺水肿,这可能是致命的。TFE四氟乙烯(C2F4)是一种无色无味的气 体,它与空气接触时,可形成爆炸性过氧化物。它是在聚四氟乙烯上的四氟乙烯)。
[0094] 由于安全性问题不能得到显著的降低,这些不良的气体的洗涤大大增加了生产成 本。而本发明提供的方法将快速的升温,以"跳"过此毒热区,这种方法极大地缩短了物料 的加热阶段("升温时间"),降低了超过一半的时间,即在炉/煅烧炉中的时间从25-28秒 降到10秒。
[0095] 另外,本发明的方法相较于先前的方法在生产每个既定的生产量时,使用了较少 的聚氟乙烯。聚氟乙烯是在生产蚀刻氧化铝过程中最为昂贵的材料。因此,所公开的复合 物可以比其它方法处理制备的组合物的成本更低。
[0096] 在各种应用中使用的表面刻蚀的氧化铝纳米晶须复合物。
[0097] 上述制备的复合物可以用于各种各样的实际应用中。而选定的用途将在下文中详 细描述。当然,本发明公开的范围仅是本发明的复合物的一些特定的使用范围,在其他范围 或者产品中使用到本发明的复合物,也应当属于本发明的保护范围之内。
[0098] 增强复合泡沫塑料的热学和机械性能,无论是制造聚氨酯,聚丙烯或环氧树脂的 复合物可用在深海工程的应用。
[0099] 上述制备的复合物的一种方法包括:增加表面刻蚀的氧化铝纳米晶须复合物的质 量百分比至7. 5 % -15 %,混合到微球体中。然后将这种混合物混合到树脂基泡沫塑料复合 材料中,制备成复合泡沫塑料,应用于水下立管,进水管和用于石油,天然气和采矿行业中 的关键金属零部件的深海下绝热。
[0100] 海下,特别是深海下,复合泡沫塑料是加入一种或者多种尺寸的微球的环氧树脂、 聚氨酯、聚丙烯材料。微球通常从燃煤电站飞尘副产物中得到,即使微球中含有大量的钙、 硅、铝、铁,它的质量也非常轻。当然也可以通过用热塑性聚合物来得到微球,但是这种方式 比将飞尘从废浮层中提取出要贵的多。近来,人造玻璃微球应用越来越多,将泡沫先驱体材 料与微球的结合,并加入本发明公开的刻蚀复合物,使得最终得到的涂层拥有更好的机械 性能和热学性能。随着流水流体管线长度的增加,这些热学和机械性能变得越来越重要。
[0101] 例如,当流体管线超过40公里(25哩)时,我们曾经认为其很长,但在现在看来 是很普通的长度。同样的,增加外海钻井的深度(一般情况下,它是1. 6到3. 2公里)。需 要更加注意其保温性能,从而增加了热学和机械性能操作的范围。
[0102] 机械性能的增加使得复合泡沫塑料可以像我们这里形容的一样被生产制造出来, 例如弯曲性能,提高的耐粒子碰撞的性能或者说减震性能,提高了抵抗海水侵蚀的能力。除 此之外,包含有复合物的复合泡沫塑料还能够扩大了能承受更大温度的使用范围,通过在 深海环境中的HAST测试,其温度适用范围从170° F.增加到360° F.。对复合泡沫塑料的 寿命一般都有20-25年,因此依据本发明专利公开的方法制备的复合泡沫材料在增强热学 和机械性能的保护下,具有更长的使用寿命。
[0103] 本发明的复合物相比于原始氧化铝展现出更高的热稳定性和耐冲击性。除此之 外,与原始氧化铝相比,该复合材料还具有不减弱维度,导电性,电阻率,介电性能,抗压强 度和密度不衰减的特征。因此,此次披露的材料可以方便地用于许多产品,材料或当前由氧 化铝(或碳化硅)构成的装置的制造中。下面将就一些应用进行探讨。
[0104] 此次披露的复合物可能被用于高温高功率电子元件及其组件的制造,不仅限于 llkV-25kV高电压,低电容变压器测试台或二硼化锆装置。
[0105] 通常人们希望在保持电学性能及机械性能的同时,高功率电子元件尺寸尽可能的 小。将此复合材料用于电子装置,由于所得材料会很薄且小,在增加强度的同时并无太大质 量的增加。
[0106] 本发明披露的复合物还可以适于许多微波及波导方面的应用,而且还可以用于要 求高电阻率及高介电强度的低陶瓷技术应用中,比如高压绝缘体和火花塞。
[0107] 本发明披露的复合物还可以和未经处理的氧化铝掺杂,作为氧化物混合器而用于 大气压电浆焰还原加工,也可用于PVD,CVD及低压真空等离子溅射。此应用显示了该复合 材料对于降低等离子体喷涂工件过程的接触时间方面有着很好的潜力,但其准确的机理不 甚明了,仍在研宄之中。目前已知,当考虑可重复性的散件加工时其热分布性质会更具规律 性和一致性,同时喷涂时间会减少25-28%。喷涂时间的减少会大大提高每次班组的喷涂件 数量,这就提高了机器使用率同时降低了生产成本。
[0108] 另外,本发明的复合物还可以和未处理的碳化硅掺杂作为碳质基底用于大气压电 浆焰的还原加工,同时也可用于PV
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