一种聚合物转化陶瓷基高温吸波材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚合物转化陶瓷基高温吸波材料及其制备方法，属于吸波材料技术领域。具体是以式(1)所示的含硅氢键的超支化聚硼硅氮烷前驱体为原料，并制备1,1'‑二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁，将超支化聚硼硅氮烷与1,1'‑二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁按质量比100：0.5～3的比例混合均匀，在380～400℃下交联，然后球磨成粉，压片成胚体，将胚体放入高温裂解炉中在1000～1100℃的温度下裂解所得。本发明专利技术采用聚合物前驱体热解转化制备陶瓷的方法，通过在含硅氢键的超支化聚硼硅氮烷的前驱体中按比例添加添加剂1,1'‑二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁，得到含Fe元素的SiBCN吸波材料，其具有非常优异的高温吸波性能。

【技术实现步骤摘要】
一种聚合物转化陶瓷基高温吸波材料及其制备方法
本专利技术属于吸波材料
，特别是涉及一种聚合物转化陶瓷基高温吸波材料及其制备方法。
技术介绍
空间探测技术的发展和防御体系的升级，对飞行器等装备突防和战场生存提出了严峻挑战。隐身技术是反制探测的重要盾牌手段，对提升飞行器突防能力至为关键。隐身技术对提升飞行器突防能力至为关键。对于高超音速超高音速飞行器(超过≥5倍音速马赫，如美国X-43A、X-51A等)及以及目前飞机隐身的“短板”—发动机尾喷管后延部位、调节片等，剧烈的气动加热以及燃气会使表面温度超过达到800-900℃(甚至可达2200℃)，简单磁损耗、电阻损耗型吸波剂或树脂基复合吸波涂层难以满足要求。磁性吸波材料居里温度(TC)较低，如Ba3Me2Fe24O41(Me＝Co、Cu、Ni)六方铁氧体TC在360-440℃范围，镍锌铁氧体为570℃，Li0.5Fe2.5O4最高为670℃，在使用温度超过TC后发生相变，转为顺磁体后铁磁性消失，失去了吸波性能。电阻损耗型型碳系材料、导电聚合物在900-2200℃下，会发生高温氧化、热分解。现在高温吸波材料研究进展如下，曹茂盛等首先对β-MnO2，四针状氧化锌/二氧化硅复合材料和SiC粉末的高温节点性能进行了研究。进一步对多种材料进行了高温吸波性能进行了研究，如多壁碳纳米管修饰的ZnO晶体50℃时最低RC(RCmin)为-20.7dB，纳米针状ZnO在100℃时RCmin为44dB，超薄石墨烯复合材料在140℃的RCmin为-42dB，葡萄状四氧化三铁多壁碳纳米管的在50℃最大吸收约为25dB，短碳纤维/二氧化硅复合材料在30-600℃的吸波性能随着温度的升高在变弱，NiO纳米环修饰的SiC在400℃RCmin达到-46.9dB。此外，殷小玮等制备的ZnO/ZrSiO4在300℃最低RC值可达-70dB。但是温度高达885℃的高温吸波材料还没有研究过，从重大需求牵引的角度，迫切需要探索材料在高温条件下仍具有或保持高频电磁波吸收功能(特别是X波段)的基础理论，因此设计新型耐高温吸波剂、甚至或吸波功能/结构一体化材料具有重要学术研究价值与应应用需求有价值。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是从聚合物前驱体分子结构设计及热、热解转化陶瓷多层次结构设计出发，提供一种高温吸波性能良好的高温陶瓷吸波材料及其制备方法。本专利技术的技术方案具体如下：一种聚合物转化陶瓷基高温吸波材料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：提供含硅氢键的超支化聚硼硅氮烷前驱体，所述超支化聚硼硅氮烷前驱体的结构式如式(1)所示：步骤2：制备1,1'-二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁在惰性气氛条件下，将二茂铁、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、正丁基锂充分溶解于溶剂正己烷中，在-78℃，液氮/丙酮浴的反应体系下，加入二甲基乙烯基氯硅烷，搅拌得浅棕红色悬浮液；在所得悬浮液中加入适量水，搅拌均匀后，静置分液，取上层清液，经抽滤、旋蒸正己烷，最后以正己烷为淋洗剂，过硅胶柱，得到棕红色液体，即为1,1'-二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁；其中，二茂铁、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、正丁基锂、二甲基乙烯基氯硅烷的反应摩尔比为1：2.3～2.6：2.3～2.6：6；S3：将步骤1提供的超支化聚硼硅氮烷与步骤2制备的1,1'-二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁按质量比100：0.5～3的比例混合均匀，在380～400℃下交联，然后球磨成粉，压片成胚体，将胚体放入高温裂解炉中在1000～1100℃的温度下裂解成陶瓷片，即得所述高温陶瓷吸波材料。优选地，所述惰性气氛为氩气或氮气。优选地，所述二茂铁、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、正丁基锂、二甲基乙烯基氯硅烷的反应摩尔比为30：74：74：180。优选地，步骤3中，步骤1提供的超支化聚硼硅氮烷与步骤2制备的1,1'-二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁按质量比100：1的比例混合。本专利技术还提供了上述任一方法制备得到的高温陶瓷吸波材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用聚合物前驱体热解转化陶瓷法制备陶瓷的方法，通过在含硅氢键的超支化聚硼硅氮烷的前驱体中按比例添加添加剂1,1'-二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁，得到含Fe元素的PDC-SiBCN吸波材料，其具有非常优异的高温吸波性能。所制备得到的高温陶瓷吸波材料在885℃下，材料的最低反射系数(reflectioncoefficient，RC)为-12.62dB，有效吸波范围(RC<-10dB)为3.2GHz，并且高温稳定性能良好，在氩气氛围下1400℃稳定，空气氛围下900℃稳定，其弯曲强度和杨氏模量分别可达69.5MPa和17.8GPa。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中样品C1在885℃下，材料的最低反射系数测量结果；图2为本专利技术实施例中4个样品分别在氩气(a)和空气(b)中的高温稳定性测量结果；图3为本专利技术实施例4个样品的弯曲强度和杨氏模量。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。除非另有定义，下文中所用是的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本专利技术的保护范围。除非另有特别说明，本专利技术以下各实施例中用到的各种原料、试剂、仪器和设备均可通过市场购买得到或者通过现有方法制备得到。以下实施例中所用到的原料之一含硅氢键的超支化聚硼硅氮烷前驱体，其结构式如式(1)所示：该聚合物是通过如下方法制备得到：在100mL烧瓶中，依次将二氯甲基乙烯基硅烷和硼烷二甲硫醚络合物(5.16g，35.5mmol)按照1：3的比例注入反应容器，猛烈搅拌24小时后加入二氯甲基硅烷(1.36g,11.8mmol)，六甲基二硅氮烷(15.90g,98.8mmol)。在110℃反应24小时后，减压蒸馏步除去副产物和溶剂，最后得到5.90g产物，产率为65％。下面我们就以具体的实施例对本专利技术的技术方案进行详细的解释说明。实施例1本实施例一种聚合物转化陶瓷基高温吸波材料，具体是通过如下过程制备得到的。取500mLSchlenk瓶在氩气环境下，依此加入二茂铁(5.58g，30mmol)、N,N,N',N'-四甲基乙二胺TMEDA(11mL，74mmol)、无水正己烷(100mL)和正丁基锂n-BuLi(46.25mL，74mmol)，反应体系在室温下搅拌6小时后，在-78℃下(液氮/丙酮浴)加入二甲基乙烯基氯硅烷(22.4g，180mmol)，搅拌过夜得浅棕红色悬浮液。在所得浅棕红色悬浮液中加入适量水，搅拌30min后，静置分液，取上层清液，经抽滤、旋蒸正己烷。最后以正己烷为淋洗剂，过硅胶柱，得到棕红色液体10.19g，即为1,1'-二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁。之后，将超支化聚硼硅氮烷前驱体和上述1,1'-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物转化陶瓷基高温吸波材料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：提供含硅氢键的超支化聚硼硅氮烷前驱体，所述超支化聚硼硅氮烷前驱体的结构式如式(1)所示：

【技术特征摘要】
1.一种聚合物转化陶瓷基高温吸波材料及其制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：提供含硅氢键的超支化聚硼硅氮烷前驱体，所述超支化聚硼硅氮烷前驱体的结构式如式(1)所示：步骤2：制备1,1'-二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁在惰性气氛条件下，将二茂铁、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、正丁基锂充分溶解于溶剂正己烷中，在-78℃，液氮/丙酮浴的反应体系下，加入二甲基乙烯基氯硅烷，搅拌得浅棕红色悬浮液；在所得悬浮液中加入适量水，搅拌均匀后，静置分液，取上层清液，经抽滤、旋蒸正己烷，最后以正己烷为淋洗剂，过硅胶柱，得到棕红色液体，即为1,1'-二(二甲基乙烯基硅基)二茂铁；其中，二茂铁、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、正丁基锂、二甲基乙烯基氯硅烷的反应摩尔比为1：2.3～2.6：2.3～2.6：6；S3：将步骤1提供的超支化聚硼硅氮烷与步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔杰，骆春佳，唐玉生，焦甜，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61