专利名称：材料组合物，其制备和其用作密封层和氧化保护层的用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及特别是用于或用作氧化保护和/或密封的材料组合物，其制备方法及其用途。特别地，本发明还涉及高温氧化保护箔。
背景技术：
对于许多エ业用品和装置，在其制备以及特别是在运行中应用时，涉及较大数值范围的操作參数(例如温度)。根据用途，エ件、工具以及用品的温度可从室温(或更低)扩展至数百或甚至超过1000°c。在不同的温度范围内，在某些情况下，各种材料组分的机械和/或热负荷(特别是表面或界面上)通常极为不同。在具有热活化的表面或界面的这种条件下，可在该处导致化学反应，特别是氧化过程，这也改变其表面或界面上的基础材料的性质。因此，会因为氧化而使例如电阻(这例如与电极等有夫)和/或材料完整性(这例如与密封有夫)产生不利的变化。为了避免或至少减轻这种损耗情况，因此通常在其表面或界面或其局部区域上施加固有的或额外的材料层，所述材料层例如充当保护层或承担其它功能，例如充当密封材料。这种固有的或额外的材料层应尽可能地在整个操作參数范围上，特别是在整个温度范围上具有合适的性质，并且基础表面或界面与不具有固有的或额外的层的情况相比应被保护(schonen)和/或稳定化。因此，对于施加至界面或表面上的氧化保护，希望的是施加本身(其通常在室温范围内进行)不会受到额外的层的材料的柔韧性的妨碍，相反甚至可能得到促迸。这意味着，材料应在室温下尽可能地连续并且还应具有一定的机械柔韧性(例如以弯曲性的形式)。另一方面，保护功能和基础材料的机械连续性(Zusammenhang)或内聚性不允许在高温范围内产生本质变化，否则会危害额外的层的功能。此处通常还可考虑必须在整个温度范围上或在较宽部分的温度范围上实现的其它性质，例如导电性，所述导电性应尽可能地在室温下存在，而在显著更高的温度下在某些情况中不再需要。当考虑例如应在两个法兰等之间配置的与材料过渡相关的密封材料时，此处也应 在室温下，例如在装配材料时存在内聚性或连续性以及一定的机械柔韧性。此外对于密封功能，当然必须在整个操作温度范围上使泄露尽可能的少，这通常与基础密封材料组合物的材料连续性或内聚性有夫。除了与エ件或工具中基础材料可能氧化相关的上述问题之外，当使用材料组合物以改变エ件或工具的表面或界面吋，氧化过程也是成问题的，因为通过氧化还会使已知的材料组合物的性质产生不利的变化。此外，已知的材料组合物(例如以箔的形式)只能通过相对高的エ艺成本和设备成本通过使用大量能量而制备
发明内容
本发明的目的在于提供ー种材料组合物，所述材料组合物可在较宽温度范围上，特别是在超过700°C的高温范围上維持其材料连续性和内聚性，并且所述材料组合物可通过相对低的エ艺成本和设备成本并通过使用相对少量的能量而制备。通过具有独立权利要求I的特征的本发明的材料组合物解决本发明的目的。还通过具有独立权利要求15和17的特征的本发明的材料组合物的制备方法解决本发明的目的。此外，还通过根据独立权利要求18和21的本发明的材料组合物的用途解决本发明的目的。各个从属权利要求的主题是优选的具体实施方案。本发明提供特别是用于或用作氧化保护和/或密封的材料组合物，其具有载体组分和添加剂组分，其中所述添加剂组分具有一种或多种陶瓷添加剤，和其中所述载体组分和所述添加剂组分以约1:9至约7:3范围内的体积比存在。本发明的核心在于，在材料组合物中保证载体组分与添加剂组分的一定的体积比，从而在较宽的温度范围上維持材料连续性、材料内聚性和材料耐性，即整体结构的机械完整性，从而在使用材料组合物时以及在使用所述材料组合物所使用的这些材料体系吋，·与材料完整性相关的材料组合物本身的性质也在较宽的温度范围上被稳定化或甚至是维持。此处稳定化的性质可涉及形状稳定性、微观稳定性(例如气密性等)或基于材料组合物构成的系统的导电性。通过本发明完成的材料组合物具有在较宽温度范围上，特别是在超过700°C的高温范围上維持的材料连续性或内聚性。通过本发明完成的材料组合物可以通过相对低的エ艺成本和设备成本并且通过使用相对少量的能量制备，特别是当其作为箔或者以涂层等的形式提供吋。对于许多材料组合物，用除本发明方法之外的方法制备箔是完全不可能的。其中载体组分和添加剂组分以约1:4至约2:1范围内，优选约1:1范围内的体积比存在。根据本发明的特别合适的材料组合物的特征在于载体组分与添加剂组分的所述特别优选的体积比范围的说明，使得能够特别好地稳定材料组合物本身的性质以及使用本发明的材料组合物的体系的性质。本发明的材料组合物可作为具有或填充有ー种或多种陶瓷添加剂的石墨箔形成。本发明的材料组合物也可构造为具有一种或多种陶瓷添加剂的树脂基材料，特别是构造为箔或构造为液体、粘稠、糊状或凝胶状材料和/或具有一种或多种功能性添加剂的材料。所述至少一种陶瓷添加剂可以为或者具有耐高温材料、成玻璃材料和/或特别是在高于约700°C的温度下氧化并因此烧结的材料。特别地，这些特征的组合提供材料组合物在稳定性和材料连续性方面的特别有利的性质，因为在高温范围内，由于陶瓷添加剂的氧化通过随后产生的烧结从而进行稳定和保护。至少ー种陶瓷添加剂可以为或者具有由TiB2、TiO2, Si、SiC、Si3N4, BN、B4C, CaB6,FeB,Si3N4,Zr (HP04)2、Al203、AlB2、AlB12、SiB6、PB、Zn0 .B203、磷酸锌、硼酸锌及其组合形成的材料。特别地，所述材料及其组合可以特别可靠地保证本发明的材料组合物的稳定作用。根据下表A对于添加剂组分的第一和第二添加剂特别提供如下的成对材料，即B4C和/或 SiC、B4C 和/或 Zr (HPO4) 2、B4C 和/或 Ti02、TiB2 和/或 Si，或者 TiO2 和/或 Si :
权利要求
1.特别是用于或用作氧化保护(30、30’)或密封的材料组合物(10)，其具有 载体组分(11)和 添加剂组分(12)， 其中所述添加剂组分(12)具有一种或多种陶瓷添加剂(12’、12")，和 其中所述载体组分(11)和所述添加剂组分(12)以约1:9至约7:3范围内的体积比存在。
2.根据权利要求I所述的材料组合物(10)， 其中所述载体组分(11)和所述添加剂组分(12)以约1:4至约2:1范围内，优选约1:1范围内的体积比存在。
3.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其构造为具有一种或多种陶瓷添加剂(12’、12〃)的石墨箔(10-1)，或其构造为具有一种或多种陶瓷添加剂(12’、12")的树脂基材料，特别是构造为箔(10-1)或构造为液体、粘稠、糊状或凝胶状材料和/或具有一种或多种功能性添加剂。
4.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其中至少一种陶瓷添加剂(12’、12")为或者具有耐高温材料、成玻璃材料和/或如下材料，其特别是在高于约700°C的温度下氧化并因此烧结。
5.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其中所述至少一种陶瓷添加剂(12’、12〃)为或者具有选自TiB2、TiO2, Si、SiC、Si3N4,BN、B4C, CaB6' FeB、Si3N4' Zr (HPO4) 2、Al2O3' AlB2' AlB12' SiB6' PB、ZnO · B203、磷酸锌、硼酸锌及其组合的材料。
6.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其中所述添加剂组分(12)具有作为第一和第二添加剂(12’、12〃)的B4C和/或SiC、B4C和/或Zr (HPO4) 2、B4C和/或TiO2、TiB2和/或Si或TiO2和/或Si或者由它们形成，特别是根据下表
7.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其中所述载体组分(11)具有或由石墨材料(11’)、使用H2SO4 (GHS)的膨胀石墨插层化合物、使用HNO3 (GN)和/或其混合物(GNS)的膨胀石墨插层化合物、一种或多种碳基纤维材料或其组合形成，其中它们特别以膨胀和/或粉末形式存在和/或其中具有一种或多种功能性添加剂，所述功能性添加剂例如具有或来自合成石墨或一种或多种炭黑。
8.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其中所述载体组分(11)具有或由树脂材料(11")特别是酚醛树脂材料形成，和/或具有或来自一种或多种热固性或热塑性聚合物。
9.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其特别是在室温下作为箔(11-1)和/或作为毡存在。
10.根据上述权利要求I至8任一项所述的材料组合物(10)， 其特别是在室温下作为液体、粘稠、糊状或凝胶状材料，特别是作为涂层(11-2)存在。
11.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其在室温下为机械连续性、机械柔韧性、机械弹性和/或导电性。
12.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其在高于约700°C的温度下为或者维持机械连续性。
13.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其中所述添加剂组分(12)具有一种或多种功能性添加剂，所述功能性添加剂具有或来自石墨材料、合成石墨、天然石墨、一种或多种炭黑、一种或多种碳基纤维材料或其组合，其中它们特别以膨胀和/或粉末形式存在，和/或 其中所述添加剂组分(12)具有一种或多种功能性添加剂，所述功能性添加剂具有或来自金属材料，优选具有铜，特别是以粉末形式。
14.根据上述权利要求任一项所述的材料组合物(10)， 其中所述载体组分(11)和所述添加剂组分(12)作为或基本上作为混合物而相互存在。
15.用于制备根据权利要求I至14任一项所述的材料组合物(10)的方法， 其中使所述载体组分(11)和所述添加剂组分(12)以相应的体积比混合并压制成箔。
16.根据权利要求15所述的方法，其中 Ca)在与所述添加剂组分(12)压制之前，所述载体组分(11)作为液体、粘稠、糊状或凝胶状树脂存在，并以相应的体积比与所述添加剂组分(12)混合， (b)将产生的液体、粘稠、糊状或凝胶状混合物浇铸成箔(10-1)，并任选地固化和/或压制，和 (c)特别地，层压所产生的箔(10-1)。
17.用于制备根据权利要求I至14任一项所述的材料组合物(10)的方法， 其中所述载体组分(11)作为液体、粘稠、糊状或凝胶状材料存在， 其中所述添加剂组分(12)作为松散材料、作为粉末、作为液体、粘稠、糊状或凝胶状材料存在， 其中使所述载体组分(11)和所述添加剂组分(12)以相应的体积比相互混合，和其中由此所产生的混合物 以液体、粘稠、糊状或凝胶状材料提供，或 通过再处理步骤作为材料组合物(10)以箔的形式提供。
18.根据权利要求I至14任一项所述的材料组合物(10)在石墨基或碳基或者石墨增强或碳增强的物件(100)或工件(100)中作为氧化保护(30、30’ )的用途。
19.根据权利要求18所述的用途， 其中所述材料组合物(10)作为涂层配置在物件(100)或工件(100)的表面(IOOa)或部分表面(100a)上，或者作为材料掺合物配置在物件(100)或工件(100)的表面(100a)或部分表面(100a)上或它们之中。
20.根据权利要求18或19所述的用途， 其中所述物件(100)或工件(100)为隔热元件、热瓷砖、电极、电弧电极、工件或工具等O
21.根据权利要求18至20任一项所述的用途， 作为两个工件(100、101、102)之间的密封材料，特别是对法兰(100f、101f、102f)等的密封材料，优选作为平面密封材料、环形密封材料或带形密封材料。
全文摘要
本发明涉及材料组合物(10)，其具有载体组分(11)和添加剂组分(12)。所述添加剂组分(12)具有一种或多种陶瓷添加剂(12'、12")。所述载体组分(11)和所述添加剂组分(12)以约1:9至约7:3范围内，优选约1:4至约2:1范围内，特别是约1:1范围内的体积比存在。根据本发明的材料组合物(10)可以构造为箔的形式或构造为液体、粘稠、糊状或凝胶状材料的形式。根据本发明的材料组合物(10)可特别用作氧化保护或密封。
文档编号C04B37/00GK102858716SQ201180007903
公开日2013年1月2日 申请日期2011年3月17日 优先权日2010年3月17日
发明者M·克里斯特, S·科勒, F·高吉尼, R·施密特, O·奥廷格 申请人:Sgl碳股份公司