有機(jī)高溫粘結(jié)劑及提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有機(jī)高溫粘結(jié)劑的制備工藝方法領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)高溫粘結(jié)劑及提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷材料具有優(yōu)異的高溫抗氧化性、高溫機(jī)械強(qiáng)度、抗熱震性能、低熱膨脹系數(shù)、耐腐蝕等優(yōu)異性能，被越來越多的應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、航空、航天等高溫領(lǐng)域。但由于其天然脆性和低延展性，導(dǎo)致陶瓷材料難于制造大尺寸復(fù)雜結(jié)構(gòu)材料。采用鉚接或者螺栓連接都會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，且增加了構(gòu)件的質(zhì)量。相比于機(jī)械連接方法，粘結(jié)連接不僅可以消除應(yīng)力集中，同時(shí)減輕的構(gòu)件的質(zhì)量，使粘接界面整體承受載荷而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性連接。因?yàn)橛袡C(jī)高溫粘結(jié)劑具有耐酸堿、穩(wěn)定性好、粘接強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，所以其在高溫粘結(jié)劑領(lǐng)域的應(yīng)用與開發(fā)備受矚目。但作為有機(jī)高分子材料，其在高溫?zé)崽幚磉^程中的裂解與反應(yīng)不可避免。
[0003]高分子材料在高溫?zé)崽幚磉^程中，會(huì)裂解產(chǎn)生氣體小分子，同時(shí)粘結(jié)層會(huì)產(chǎn)生裂紋和空隙，導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度太低，達(dá)不到粘結(jié)要求。為了愈合裂縫與孔隙，要在粘結(jié)劑中加入填料，通過裂解產(chǎn)生的小分子在空氣中和填料的反應(yīng)，來愈合這些缺陷，從而使粘結(jié)層致密完整，提高粘結(jié)強(qiáng)度。但這種解決方法僅適用于粘結(jié)面積小，空氣能夠進(jìn)入粘結(jié)層內(nèi)部，使粘結(jié)層完全氧化。但是當(dāng)粘結(jié)面積大時(shí)，由于粘結(jié)層靠近空氣部分會(huì)優(yōu)先氧化，而在有限時(shí)間內(nèi)足夠的空氣無法進(jìn)入粘結(jié)層最中央位置，導(dǎo)致外層氧化后形成致密化的阻擋層，空氣無法繼續(xù)進(jìn)入，粘結(jié)層中央位置不能充分氧化，使得粘結(jié)層外部致密，內(nèi)部有缺陷，粘結(jié)強(qiáng)度不能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]要解決的技術(shù)問題
[0005]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種有機(jī)高溫粘結(jié)劑及提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的方法，通過在粘結(jié)劑中引入含氧高分子提高粘結(jié)層致密化。解決了大面積粘結(jié)劑粘結(jié)中存在的粘結(jié)層中央不能氧化，導(dǎo)致應(yīng)力分布不均勻，粘接強(qiáng)度低的問題。
[0006]技術(shù)方案
[0007]—種提尚陶瓷材料有機(jī)尚溫粘結(jié)性能的粘結(jié)劑，其特征在于含有:聚娃棚氣燒PSNB或聚硼硅氮烷PBSZ為粘結(jié)劑，以環(huán)氧樹脂或聚硅氧烷PS0為含氧添加劑；所述添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?20% ;粘結(jié)劑與添加劑混合制成。
[0008]—種提尚陶瓷材料有機(jī)尚溫粘結(jié)性能的粘結(jié)劑，其特征在于含有:聚娃棚氣燒PSNB和聚硼硅氮烷PBSZ為粘結(jié)劑，以環(huán)氧樹脂或聚硅氧烷PS0為含氧添加劑；三組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例為6?10: 1?4: 0.05?2 ;粘結(jié)劑與添加劑混合制成。
[0009]—種利用所述粘結(jié)劑提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的方法，其特征在于步驟如下:
[0010]步驟1:將需要待粘接陶瓷超聲清洗，干燥；
[0011]步驟2:將粘結(jié)劑涂到待粘結(jié)陶瓷的粘結(jié)表面，待粘結(jié)劑充分平鋪在待粘結(jié)陶瓷的粘結(jié)表面后，將待粘結(jié)陶fe放于真空環(huán)境中抽真空20?40分鐘；
[0012]步驟3:然后將待粘結(jié)陶瓷的粘結(jié)表面相互搭接在一起，在粘結(jié)部位施加壓力1?lOKPa，放于烘箱中在100?200°C固化2?5個(gè)小時(shí)；
[0013]步驟4:再放到廂式爐中，當(dāng)粘結(jié)劑為二種組份時(shí)，升溫速率為1_8°C /min，于1250?1500°C高溫?zé)崽幚??5小時(shí)；當(dāng)粘結(jié)劑為三種組份時(shí)，升溫速率為1_8°C /min，在1250?1500°C熱處理2?5小時(shí)后，再在600?800°C熱處理2?5小時(shí)。
[0014]所述待粘接陶瓷為氧化鋁陶瓷。
[0015]有益效果
[0016]本發(fā)明提出的一種有機(jī)尚溫粘結(jié)劑及提尚陶瓷材料有機(jī)尚溫粘結(jié)性能的方法，以聚硅硼氮烷(PSNB)和聚鵬硅氮烷(PBSZ)作為粘結(jié)劑，以環(huán)氧樹脂和聚硅氧烷(PS0)作為含氧分子添加劑。把PSNB與環(huán)氧樹脂或者PSNB與PS0混合均勻，涂到陶瓷表面，抽過真空后，把兩塊陶瓷搭接在一起。
[0017]本發(fā)明采用的粘結(jié)劑在1250，1400，1500°C均具有高的粘結(jié)強(qiáng)度，達(dá)到了高溫下粘結(jié)劑的使用要求，對(duì)于大面積粘結(jié)可以達(dá)到理想效果，使任意部位的粘結(jié)劑氧化，提高粘結(jié)層的致密性，能夠有效提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0019]實(shí)施例一
[0020]步驟一:對(duì)氧化鋁陶瓷試樣用水超聲清洗后，干燥。同時(shí)把聚硅硼氮烷(PSNB)樹脂和環(huán)氧樹脂以不同比例混合，環(huán)氧樹脂質(zhì)量比:5% -15%。把樹脂混合均勻后涂到陶瓷材料表面，待樹脂混合粘結(jié)劑平鋪在粘結(jié)表面后，抽真空，排出樹脂中氣泡，把兩塊陶瓷材料搭接。
[0021]步驟二:對(duì)搭接試樣施加Ι-lOKPa的載荷，放到烘箱中固化2h。
[0022]步驟三:把固化好試樣放于廂式爐中，以1_8°C /min速率加熱到1400°C熱處理2-5小時(shí)。1400°C熱處理后粘結(jié)強(qiáng)度為3-12Mpa。
[0023]實(shí)施例二
[0024]步驟一:對(duì)氧化鋁陶瓷試樣用水超聲清洗后，干燥。同時(shí)把聚硅硼氮烷(PSNB)樹脂和環(huán)氧樹脂以不同比例混合，環(huán)氧樹脂質(zhì)量比:5% -20%。把樹脂混合均勻后涂到陶瓷材料表面，待樹脂混合粘結(jié)劑平鋪在粘結(jié)表面后，抽真空，排出樹脂中氣泡，把兩塊陶瓷材料搭接。
[0025]步驟二:對(duì)固化的試樣施加l-10Kpa的載荷，放于烘箱中固化3h。
[0026]步驟三:把搭接好試樣放于廂式爐中，以1_8°C /min速率1500°C熱處理2_5小時(shí)。1500°C熱處理后粘結(jié)強(qiáng)度為5-15Mpa。
[0027]實(shí)施例三
[0028]步驟一:對(duì)氧化鋁陶瓷試樣用水超聲清洗后，干燥。同時(shí)對(duì)聚硼硅氮烷(PBSZ)樹脂和環(huán)氧樹脂以一定比例混合。環(huán)氧樹脂質(zhì)量比:5%-20%。把樹脂混合均勻后涂到陶瓷材料表面，待樹脂混合粘結(jié)劑平鋪在粘結(jié)表面后，抽真空，排出樹脂中氣泡，把兩塊陶瓷材料搭接。
[0029]步驟二:對(duì)搭接試樣施加l-10Kpa的載荷，放于烘箱中固化3h。
[0030]步驟三:把固化好的試樣放于廂式爐中，以2-8°C /min速率加熱至1250°C熱處理2-5小時(shí)。粘結(jié)強(qiáng)度為2-10Mpa。
[0031]實(shí)施例四
[0032]步驟一:對(duì)氧化鋁陶瓷試樣用水超聲清洗后，干燥。同時(shí)把聚硼硅氮烷(PBSZ)樹脂和聚硅氧烷以不同比例混合，環(huán)氧樹脂質(zhì)量比:5% -10%。把樹脂混合均勻后涂到陶瓷材料表面，待樹脂混合粘結(jié)劑平鋪在粘結(jié)表面后，抽真空，排出樹脂中氣泡，把兩塊陶瓷材料搭接。
[0033]步驟二:對(duì)搭接試樣施加l_8Kpa的載荷，放于烘箱中固化2h。
[0034]步驟三:把固化好的試樣放于廂式爐中，以1_8°C /min速率1500°C熱處理2_5小時(shí)。1500°C熱處理后粘結(jié)強(qiáng)度為8-12Mpa。
[0035]實(shí)施例五
[0036]步驟一:對(duì)氧化鋁陶瓷試樣用水超聲清洗后，干燥。同時(shí)把聚硅硼氮烷(PSNB)樹月旨、聚硼硅氮烷(PSNB)樹脂和聚硅氧烷以不同比例混合，三者比例為7:3:1。把樹脂混合均勻后涂到陶瓷材料表面，待樹脂混合粘結(jié)劑平鋪在粘結(jié)表面后，抽真空，排出樹脂中氣泡，把兩塊陶瓷材料搭接。
[0037]步驟二:對(duì)搭接試樣施加l-10Kpa的載荷，放于烘箱中固化3.5h。
[0038]步驟三:把固化好的試樣放于廂式爐中，以1_8°C /min速率于1250°C熱處理2_5小時(shí)，再在600°C熱處理3h。1250°C熱處理后粘結(jié)強(qiáng)度為10_20Mpa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的粘結(jié)劑，其特征在于含有:聚硅硼氮烷PSNB或聚硼硅氮烷PBSZ為粘結(jié)劑，以環(huán)氧樹脂或聚硅氧烷PSO為含氧添加劑；所述添加劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5?20% ;粘結(jié)劑與添加劑混合制成。2.一種提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的粘結(jié)劑，其特征在于含有:聚硅硼氮烷PSNB和聚硼硅氮烷PBSZ為粘結(jié)劑，以環(huán)氧樹脂或聚硅氧烷PSO為含氧添加劑；三組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比例為6?10: 1?4: 0.05?2 ;粘結(jié)劑與添加劑混合制成。3.一種利用權(quán)利要求1或2所述粘結(jié)劑提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的方法，其特征在于步驟如下: 步驟1:將需要待粘接陶瓷超聲清洗，干燥； 步驟2:將粘結(jié)劑涂到待粘結(jié)陶瓷的粘結(jié)表面，待粘結(jié)劑充分平鋪在待粘結(jié)陶瓷的粘結(jié)表面后，將待粘結(jié)陶瓷放于真空環(huán)境中抽真空20?40分鐘； 步驟3:然后將待粘結(jié)陶瓷的粘結(jié)表面相互搭接在一起，在粘結(jié)部位施加壓力1?lOKPa，放于烘箱中在100?200°C固化2?5個(gè)小時(shí)； 步驟4:再放到廂式爐中，當(dāng)粘結(jié)劑為二種組份時(shí)，升溫速率為1-8°C /min，于1250?1500°C高溫?zé)崽幚??5小時(shí)；當(dāng)粘結(jié)劑為三種組份時(shí)，升溫速率為1_8°C /min，在1250?1500°C熱處理2?5小時(shí)后，再在600?800°C熱處理2?5小時(shí)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的方法，其特征在于:所述待粘接陶瓷為氧化鋁陶瓷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能的方法，以聚硅硼氮烷(PSNB)和聚鵬硅氮烷(PBSZ)作為粘結(jié)劑，以環(huán)氧樹脂和聚硅氧烷(PSO)作為含氧分子添加劑。把PSNB與環(huán)氧樹脂或者PSNB與PSO混合均勻，涂到陶瓷表面，抽過真空后，把兩塊陶瓷搭接在一起。本發(fā)明采用的粘結(jié)劑在1250，1400,1500℃均具有高的粘結(jié)強(qiáng)度，達(dá)到了高溫下粘結(jié)劑的使用要求，對(duì)于大面積粘結(jié)可以達(dá)到理想效果，使任意部位的粘結(jié)劑氧化，提高粘結(jié)層的致密性，能夠有效提高陶瓷材料有機(jī)高溫粘結(jié)性能。
【IPC分類】C09J5/02, C09J183/14, C09J11/08, C09J5/06, C04B37/00
【公開號(hào)】CN105273683
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510724978
【發(fā)明人】欒新剛, 王建強(qiáng), 成來飛
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年10月30日