聚硼硅氮烷粘结剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及粘结剂技术领域，具体的设及一种聚棚娃氮烧粘结剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着导弹、飞行器等高性能武器朝着长航时、高马赫数的方向发展，对粘结剂的性 能，特别是耐高溫性能提出了越来越高的要求。例如:新一代战略飞行器在大气层W及跨大 气层中设计飞行速度达到了 5马赫W上，因为气动载荷的影响，飞行器的前缘部位溫度达到 1500°CW上；当飞行器的速度达到6马赫W上时，前缘部位的溫度更高达1700°CW上，而粘 结剂作为固定飞行器表面隔热的陶瓷和C/C复合材料用的功能材料，必须具有良好的耐热 性能，运就需要使用性能更加优异的耐高溫粘结剂
[0003] 有机娃粘结剂由于其优异的耐溫性能与广阔的应用领域受到格外关注，有机娃粘 结剂具有优异的耐溫性能和粘接性能，但是，在高溫和氧化性气氛下，有机娃树脂主链易发 生热解聚和热氧化降解，破坏粘接层结构的完整性，使得常规有机娃粘结剂的使用溫度一 般不超过600°C，无法满足现有高速飞行器对粘结剂耐溫性能的要求。
[0004] 聚棚娃氮烧由于棚元素的存在，使得其热解所得SiBCN陶瓷具有更优异的高溫抗 氧化性和高溫热稳定性能，在先驱体转化制备陶瓷纤维及其复合材料领域获得了广泛的应 用（HP Baldus，M Jansen.Novel high-performance peramics-amorphousinorganic networks from molecular precursors,Angew Chem IntEdit，1997，36:328-343 ; T Jaschke,M Jansen.A new borazine-type single source precursor forSi/B/N/C ceramics，J MaterQiem，2006，16:2792-2799;M Weinmann，M Kroschel，T Jaschke，J Nuss，M Jansen，G Kolios，A Morillo，C Tellaecheb，U Nieken.Towards continuous processes for the synthesis ofprecursors of amorphous Si/B/N/C ceramics,J Mater Chem,2008,18:1810-1818；Y Tang,J Wang,X D Li,H Wang,W H Li,X Z Wang.Preceramic polymer for Si-B-N-C fiber via one-step condensation of silane,BClsand silazane,JApplPolymSci，2008，I10:921-928;Z Zhang,F Zeng,JHan, YLuo，CXu.Synthesis and characterization of a new liquid polymer precursor for Si-B-C-Nceramics，JMatei^Sci，2011，46:5940-5947) D
[0005] 但现有技术中仍然缺乏能耐受1500它^上使用条件的粘结剂。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种聚欄娃氮焼粘结剂的制备方法，该发明解决了现有技 术中缺乏能耐受150(TC温度粘结剂的技术问题。
[0007] 本发明提供一种聚欄娃氮焼粘结剂的制备方法，包括W下步骤：
[0008] 1)?欄叮嗦和有机娃聚合物为原料纔合后，发生第一反应，得到液体聚欄娃氮焼；
[0009] 2)向液体聚欄娃氮焼中加入金属粉，并在惰性气氛保护下得到聚欄娃氮焼粘结 剂；
[0010] 有机娃聚合物的结构式为：
[0011]
[001^ 其中R功氨、甲基、乙基、乙締基或苯基，R2为氨或甲基，3 ^含50。
[0013] 进一步地，第一反应包括第一升溫步骤和第二升溫步骤，第一升溫步骤包括:在惰 性气氛保护下按照0.1~2°C/分钟的升溫速度升溫至40~55°C后，反应1~10小时;第二升 溫步骤包括:在惰性气氛保护下按照1~IOtV分钟的升溫速度升溫至80~200°C后，反应1 ~10小时。
[0014] 进一步地，球磨条件为球磨1~24小时。
[0015] 进一步地，棚叮嗦与有机娃聚合物按质量比为1:1~100混合。
[0016] 进一步地，金属粉为粒径1~100皿、纯度大于80wt%的侣粉、铁粉、错粉、粗粉或给 粉。
[0017] 进一步地，液体聚棚娃氮烧与金属粉按质量比为100:5~200混合。
[0018] 本发明的另一方面还提供了一种如上述的方法制备的聚棚娃氮烧粘结剂。
[0019] 进一步地，聚棚娃氮烧粘结剂在1200°C下处理后的陶瓷产率为93wt%。
[0020] 本发明的技术效果：
[0021] 本发明提供聚棚娃氮烧粘结剂的制备方法基于聚棚娃氮烧及其热解陶瓷优异的 耐高溫性能，通过引入填料，制备了可耐1600°C高溫的有机粘结剂。
[0022] 本发明提供的聚棚娃氮烧粘结剂的制备方法W棚叮嗦和有机娃聚合物为原料，通 过二者的反应制备聚棚娃氮烧，由于含有大量活性基团，聚棚娃氮烧易交联固化，且固化产 物具有较高的陶瓷产率，适用于耐高溫有机粘结剂的制备。通过引入金属粉，利用金属粉与 聚棚娃氮烧热解产物的反应，减小粘结剂的失重及其热解过程中的体积收缩，使得所得产 物用作粘结剂时可耐1600°C。
[0023] 本发明提供的聚棚娃氮烧粘结剂的制备方法工艺简单，所制备的粘结剂在粘接陶 瓷材料、碳材料、铁合金材料和隔热材料领域具有广泛的应用前景。
[0024] 本发明提供的聚棚娃氮烧粘结剂能有效耐受1600°C的高溫，而剪切强度不发生较 大改变，从而保证了该粘结剂在高溫条件下的粘结能力。
[0025] 具体请参考根据本发明的聚棚娃氮烧粘结剂的制备方法提出的各种实施例的如 下描述，将使得本发明的上述和其他方面显而易见。
【附图说明】
[00%]图1是本发明优选实施例聚棚娃氮烧的FT-IR示意图；
[0027]图2是本发明优选实施例聚棚娃氮烧粘结剂固化后的TG曲线；
[002引图3是本发明优选实施例聚棚娃氮烧粘结剂粘接SiC陶瓷在20o°c、60(rc、io0(rc 和16000°C下处理后样品的粘结面截面SEM照片。
【具体实施方式】
[0029] 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0030] 本发明提供的一种聚棚娃氮烧粘结剂的制备方法，包括W下步骤：
[0031] 1) W棚叮嗦和有机娃聚合物为原料混合后，发生第一反应，得到液体聚棚娃氮烧；
[0032] 2)向液体聚棚娃氮烧中加入金属粉，并在惰性气氛保护下得到聚棚娃氮烧粘结 剂。
[0033] 有机娃聚合物的结构式为：
[0034]
[0035] 其中化为氨、甲基、乙基、乙締基或苯基，化为氨或甲基，3含n< 50。
[0036] 通过W棚叮嗦和有机娃聚合物为原料制备液体聚棚娃氮烧，并在其中加入金属 粉，从而制得了具有较高耐高溫能力的聚棚娃氮烧粘结剂。此处的在惰性气氛下进行球磨， 可避免氧的引入，保证粘接剂的粘结性能与耐高溫性能。该方法中的其他步骤可按常规方 法评/片化胡MnY日去瓜Mnu。、 6勺结构式如下所示；
[00
[0038] 优选的，第一反应包括第一升溫步骤和第二升溫步骤，第一升溫步骤包括:在惰性 气氛保护下按照0.1~2°C/分钟的升溫速度升溫至40~55°C后，反应1~10小时；第二升溫 步骤包括:在惰性气氛保护下按照1~IOtV分钟的升溫速度升溫至80~200°C后，反应1~ 10小时。采用第一升溫步骤的条件可避免棚叮嗦升华，保证后续反应活性需要。采用第二升 溫步骤的条件可保证棚日丫嗦(B3化出）中的活性基团与有机娃聚合物充分反应。
[0039] 优选的，球磨条件为球磨1~24小时。按此条件进行球磨能保证球磨均匀性和颗粒 的完整性。从而有效提局粘结剂的耐局溫能力。
[0040] 优选的，有机娃聚合物的结构式为：
[0041 ]
其中Ri为氨、甲基、乙基、乙締基或苯基，R2为氨 或甲基，3含n含50。采用运巧巾有机娃聚合物能有效保证所得粘结剂的陶瓷产率，提高其耐 雙局溫的能力。
[0042]优选的，棚叮嗦与有机娃聚合物按质量比为1:1~100混合。按此比例混合，能提高 所得产物的耐高溫能力。
[0043] 优选的，金属粉为粒径1~100皿、纯度大于80wt%的侣粉、铁粉、错粉、粗粉或给 粉。采用此种金属粉，能在液体聚棚娃氮烧中形成均匀的金属分散层，从而有效提高所得粘 结剂固化后的粘结强度和耐高溫能力。
[0044] 优选的，液体聚棚娃氮烧与金属粉按质量比为100:5~200混合