本发明专利技术属于一种无裂纹含硅陶瓷件及制备方法，是以液相有机硅烷陶瓷前驱体和裂纹抑制剂有机硅氧烷前驱体为原料，按下述质量百分数配料加热热解制备而成，液相有机硅烷前驱体１０～９０％；裂纹抑制剂前驱体１０～９０％；具体制备方法：对有机硅烷前驱体进行交联固化的方法，包括加入光敏剂，催化剂，进行加热交联，光交联和化学交联。采用本发明专利技术技术可抑制前驱体热解制备硅氧碳陶瓷体过程中陶瓷件的开裂问题，从而获得完整的大尺寸含硅陶瓷体。
Crack free silicon containing ceramic parts and preparation method thereof
The present invention relates to a crack free silicon containing ceramic pieces and preparation method in liquid phase organic silane precursors and the ceramic crack inhibitor organosiloxane precursor as raw materials, according to the mass percentage of batching heating pyrolysis process, liquid phase organic silane precursor 10 ~ 90%; crack inhibitor precursor 10 ~ 90%; specific preparation methods for curing of organic silane precursors, including adding photosensitizer, catalyst, heating light crosslinking and chemical crosslinking. By adopting the technology of the invention, the cracking problem of the ceramic parts in the process of preparing the silicon carbon ceramic body by pyrolysis of the precursor can be suppressed so as to obtain a complete large-size silicon containing ceramic body.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料制备领域，特别是一种。技术背景有机前驱体"交联-成型-热解"是近些年来发展起来的制备陶瓷材料的新方法。该方 法从有机前驱体出发，对其进行交联，形成"不熔"的无机交联网络，进而对其热解， 使交联网络直接热转变成三维陶瓷网络结构。与传统的粉末烧结方法不同，该过程的优 点是可对液相前驱体进行注模成形，以此可获得一次成型复杂形状的成型陶瓷体。并具 有合成温度低、形成的陶瓷有优良的耐温特性等优点，作为耐高温材料，制备复杂陶瓷 件等方面有重要的发展前景。但在对前驱体直接成型和热解过程中发生热解副产物气体脱出和热解体收縮，从而 无法避免交联体和陶瓷体宏观及微观裂纹的产生，导致块体陶瓷的开裂和碎裂，难以获 得大尺寸无开裂的陶瓷体，这严重限制了前驱体陶瓷的制备和应用。目前，由液相前驱体制备较大尺寸的陶瓷一般采用对前驱体加热固化、球磨、热压 成型和热解的途径。也有在前驱中引入固相颗粒减小陶瓷收缩的方法制备陶瓷体。前者 虽然可以获得无开裂陶瓷体，但难以体现液相前驱体的成型优势，而后者形成的实际上 为复合陶瓷体，并非单相前驱体陶瓷，难以体现前驱体陶瓷的内禀特性。中国专利CN101074159A公开了一种液态聚硅氧垸合成致密硅氧碳陶瓷的方法，不 涉及前驱体陶瓷制备过程中对陶瓷裂纹的控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供了一种，可以克服已有技术的 缺点，采用本专利技术技术可抑制前驱体热解制备含硅陶瓷体过程中陶瓷件的开裂问题，从 而获得大尺寸完整的、强度高的前驱体含硅陶瓷体。本专利技术提供的一种无裂纹含硅陶瓷件是以液相有机硅烷陶瓷前驱体和裂纹抑制剂有 机硅氧烷前驱体为原料，按下述质量百分数配料加热热解制备而成，液相有机硅烷陶瓷 前驱体10~90%，最佳50 80%，裂纹抑制剂前驱体10~90%，最佳20~50%。具体制备方法对有机硅垸陶瓷前驱体进行交联、固化、热解的方法；还包括加入 光敏剂，催化剂，进行加热交联，光交联和化学交联。所述的液相有机硅烷陶瓷前驱体为含Si-0或Si-N主链或骨架结构的有机聚合物， 热解陶瓷产率在50%以上的有机硅前驱体，最佳为60%以上，可为单相有机硅烷陶瓷前 驱体或为多相混合；所述的裂纹抑制剂有机硅氧烷前驱体为含Si-0主链或骨架结构的有机聚合物，可为 单相也可为多相混合，粘度20 100000mPa's，最佳100~8000mPa-s。所述的液相有机硅烷前驱体加入添加剂铁粉、钛粉、硝酸铁、Si、 SiC纳米粉或含 金属其他有机或无机物一种。所述的液相有机硅垸陶瓷前驱体是聚甲基氢硅氧垸与四甲基四乙烯基环四硅氧烷或二乙烯基苯，质量比为1:4 4:1;聚甲基尿基硅氮烷(美国Kion公司CERASETTM)。 所述的裂纹抑制剂前驱体有机硅氧烷为甲基或乙基聚封端二甲基硅氧烷，商用甲基硅油，甲基硅油或羟基硅油、硅酮。本专利技术提供的一种无裂纹含硅陶瓷件的制备方法包括的步骤将液相有机硅烷陶瓷前驱体混合，加入催化剂或不加，配得液相陶瓷前驱体，加入 光引发剂或不加；按计量将裂纹抑制剂前驱体聚硅氧烷加入到液相陶瓷前驱体中，混合均匀，进行加 热交联固化，或加入光敏剂进行光交联、或加入催化剂进行化学交联，对其进行交联固 化，于500-1500'C热解；所述的液相有机硅垸陶瓷前驱体加入铁粉、钛粉、铝粉、硝酸铁、二茂铁、纳米Si 粉，纳米SiC粉或其他有机或无机物。所述的液相有机硅烷陶瓷前驱体加入光交联剂(二苯甲酮、安息香双甲醚)。 所述的液相有机硅烷陶瓷前驱体加入催化剂(乙烯基硅氧烷铂络合物、异丙醇铝)。 本专利技术在可交联的有机硅垸陶瓷前驱体中加入高热稳定性的链状硅氧烷分子，在热 交联和陶瓷化过程中，链状分子不参与交联和热解过程中的反应，而起降低交联密度、 释放应力、高温热传导和提供小分子脱出的通道作用，以此抑制前驱体在交联和热解过 程中裂纹的产生，从而制备出大尺寸无裂纹含硅陶瓷材料。采用本专利技术可抑制热解陶瓷 体微裂纹、宏观裂纹和开裂，能够获得大尺寸含硅陶瓷件，并能提高材料强度和韧性。附图说明图1用本专利技术技术制备的无裂纹大尺寸陶瓷光学照片。 图2用本专利技术技术制备的无裂纹大尺寸陶瓷显微镜照片。具体实施方式 实施例1将10g聚甲基氢硅氧垸(粘度15 40 mPa.s (20。C))和10g四甲基四乙烯基环四 硅氧烷(粘度18 100mPa.s(20°C))混合，加入0. 2g乙烯基硅氧烷铂络合物催化剂， 加入质量比20%的乙烯基封端聚二甲基硅氧垸(粘度500 mPa.s (20°C))，混合均匀， 倒入模具中加热到8(TC固化6小时，将固化体脱模，放入管式炉中加热至IOO(TC热解1 小时，得到无裂纹的硅氧碳陶瓷，陶瓷体直径30mm,厚10mm,陶瓷产率72%,陶瓷的光学照片见图l，陶瓷的光学显微镜照片见图2。 实施例2采用20g液相聚甲基尿基硅氮垸(美国Kion公司CERASETTM)(粘度4000-5000m mPa.s)为陶瓷前驱体，加入2g异丙醇铝为催化剂，加入质量分数为20%的乙烯基封端 聚二甲基硅氧垸，混合均匀，倒入模具中加热到250。C固化，于150(TC热解lh,得到无 裂纹的硅氮碳陶瓷，陶瓷体直径28mm,厚9mm。实施例3改变裂纹抑制剂前驱体，在液相陶瓷前驱体中加入质量分数为60%的硅酮(粘度 5000mPa.s(20°C))，其他条件同实施例1，得到无裂纹的硅氧碳陶瓷，陶瓷体直径24mm， 厚8mmc实施例4改变裂纹抑制剂前驱体，在液相陶瓷前驱体中加入质量分数为20%的甲基硅油(粘 度:200mPa.s(20。C))，其他条件同实施例l，得到无裂纹的硅氧碳陶瓷，陶瓷体直径30mm， 厚10mm。实施例5改变裂纹抑制剂前驱体，在液相陶瓷前驱体中加入质量分数为25%的羟基硅油，其 他条件同实施例l，得到无裂纹的硅氧碳陶瓷，陶瓷体直径30mm，厚10mm.实施例6改变裂纹抑制剂前驱体的加入量，在液相陶瓷前驱体中加入质量分数为50%的甲基 硅油，其他条件同实施例l，得到无裂纹的硅氧碳陶瓷，陶瓷体直径30mm，厚10mm。实施例7改变裂纹抑制剂前驱体的加入量，在液相陶瓷前驱体中加入质量分数为30%的硅 酮，其他条件同实施例l，得到无裂纹的硅氧碳陶瓷，陶瓷体直径30mm，厚10mm。实施例8改变硅氧垸组分，采用10g聚甲基氢硅氧烷和10g二乙烯基苯(粘度10-40mPa.s (20°C))为硅氧碳陶瓷前驱体，其他条件同实施例l，得到无裂纹的硅氧碳陶瓷，陶瓷体 直径30mm，厚10mm。实施例9(比较实施例)采用10g含聚甲基氢硅氧烷和10g四甲基四乙烯基环四硅氧烷为硅氧碳陶瓷前驱体， 不添加有机聚硅氧烷为裂纹抑制剂，其他条件同实施例l，得到硅氧碳陶瓷开裂，且表面 有裂纹。实施例10改变热解温度为130(TC,采用同实例1的实验步骤和条件，得到无裂纹的硅氧碳陶 瓷，陶瓷体直径30mm，厚10mm。实施例11改变热解气氛，在氢气流中热解陶瓷件，采用同实例1的实验步骤和条件，得到无 裂纹的硅氧碳陶瓷，陶瓷体直径29mm，厚9.5mm。实施例12在10g聚甲基氢硅氧烷和5g四甲基四乙烯基环四硅氧垸混合硅氧烷陶瓷前驱体中加 入质量分数为1%的二茂铁，实验步骤和条件同实施例1，得到无裂纹的硅氧碳陶瓷，陶 瓷体直本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无裂纹含硅陶瓷件，其特征在于它是以液相有机硅烷陶瓷前驱体和裂纹抑制剂有机硅氧烷前驱体为原料，按下述质量百分数配料加热热解制备而成； 液相有机硅烷陶瓷前驱体１０～９０％ 裂纹抑制剂前驱体１０～９０％ 具体制备方法：对有机硅烷陶瓷前驱体进行交联固化、热解的方法，加入或不加光敏剂与催化剂，进行加热交联，光交联和化学交联。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李亚利，刘湘，郑洪雷，侯峰，杜贺宝，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]
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