一种轻质高强碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种轻质高强碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法，属于泡沫陶瓷制备技术领域。本发明专利技术以聚氨酯泡沫为模板，将高残碳树脂与无水乙醇混合均匀，制成具有不同粘度的浆料。通过挂浆、干燥及热解碳化的步骤得到孔筋结构和强度可控的泡沫碳前驱体，然后通过原位气固碳热还原反应烧结制得轻质高强碳化硅泡沫陶瓷。与传统的模板法比较，本发明专利技术通过控制挂浆量调控碳化后泡沫碳骨架的残碳量，从而实现碳化硅泡沫陶瓷制品孔筋结构、孔隙率和强度的控制。该法制备的碳化硅泡沫陶瓷为三维开孔互联网状骨架结构，具有孔筋芯部中空、孔筋壁光滑致密等结构特点，制品具有轻质、高强的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高强碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法
本专利技术属于泡沫陶瓷制备
，具体涉及一种轻质高强碳化硅泡沫陶瓷及其制备方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)泡沫陶瓷具有高气孔率(70％-95％)、低密度、高比表面积、高渗透性、耐高温、耐腐蚀以及抗氧化性等优异性能，可作为催化剂载体、熔融金属过滤器、复合材料增强相以及人造关节等器/部件使用，广泛应用于过滤催化、保温隔热、生物医疗、电子器件、航空航天和能源化工等领域。传统有机模板浸渍法制备SiC泡沫陶瓷的实验流程为混料、挂浆、干燥、热解炭化以及烧结，具体浆料组成主要分为两大类。第一类为水系SiC浆料加烧结助剂混料，经烧结制得SiC泡沫陶瓷。如中国专利《一种低温液相烧结碳化硅泡沫陶瓷的制备方法》(申请号201310145115.5，申请公布号CN103253980A，申请公布日2013.8.21)采用碳化硅粉、氧化铝、氧化镁为主要原料，以氧化铝及氧化镁等为烧结助剂，通过液相烧结制得SiC泡沫陶瓷。这种方法在SiC陶瓷中引入烧结助剂虽然可降低烧结温度，但不利于其在生物医疗领域应用，因此极大程度上限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质高强碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)浆料制备：以高残碳树脂为碳源，无水乙醇为溶剂，将高残碳树脂和无水乙醇以1：(0.3～1)的摩尔比充分混合均匀，制备成粘度为60～350mPa·s的浆料；/n2)挂浆：采用聚氨酯泡沫作为模板，将聚氨酯泡沫浸渍于配制好的浆料中，使其充分挂浆，然后排除多余浆料后干燥，制得聚氨酯泡沫前驱体；/n3)热解碳化：将聚氨酯泡沫前驱体在惰性气体气氛中，于1000℃热解碳化，得到具有表面致密光滑、芯部中空的三角形孔筋的泡沫碳骨架；/n4)烧结：在烧结炉中的坩埚底部铺一层SiO粉，将步骤3)制得的泡沫碳骨架置于坩埚中部，在惰性气体气氛中于...

【技术特征摘要】
1.一种轻质高强碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)浆料制备：以高残碳树脂为碳源，无水乙醇为溶剂，将高残碳树脂和无水乙醇以1：(0.3～1)的摩尔比充分混合均匀，制备成粘度为60～350mPa·s的浆料；
2)挂浆：采用聚氨酯泡沫作为模板，将聚氨酯泡沫浸渍于配制好的浆料中，使其充分挂浆，然后排除多余浆料后干燥，制得聚氨酯泡沫前驱体；
3)热解碳化：将聚氨酯泡沫前驱体在惰性气体气氛中，于1000℃热解碳化，得到具有表面致密光滑、芯部中空的三角形孔筋的泡沫碳骨架；
4)烧结：在烧结炉中的坩埚底部铺一层SiO粉，将步骤3)制得的泡沫碳骨架置于坩埚中部，在惰性气体气氛中于1650℃～1850℃保温处理2～6h，使SiO蒸汽与泡沫碳骨架进行原位气固碳热还原反应形成轻质高强碳化硅泡沫陶瓷。


2.根据权利要求1所述的轻质高强碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，所述高残碳树脂为环氧树脂、酚醛树脂、氨酚醛树脂、钡酚醛树脂、糠醛树脂、酚糠醛树脂和甲基酚醛树脂中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的轻质高强碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，采用的聚氨酯泡沫的规格为20-65PPI。


4.根据权利要求1所述的轻质高强碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤2)中，在浸渍过程中充分揉搓聚氨酯泡沫使其充分挂浆，然后通过辊压法排除多余浆料，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：史忠旗，袁媛，魏智磊，周小楠，王波，夏鸿雁，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61