【技术实现步骤摘要】
本申请涉及氮化硅陶瓷制备的领域，尤其是涉及一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法。
技术介绍
1、氮化硅陶瓷具有良好的化学稳定性，除不耐氢氟酸和浓氢氧化钠的侵蚀外，可耐所有的无机酸和一些碱溶液、熔融碱和盐的腐蚀，且抗氧化性能优良。
2、近年来，新的胶态成型如压滤成型、凝胶注模成型及直接凝固注模成型等原位固化是制备高可靠性、复杂形状的陶瓷部件的有效方法。凝胶注模成型在多孔材料、复合材料、工程材料等领域已经得到广泛研究，但是实际工业生产中应用还比较薄弱，这主要是因为凝胶化的坯体干燥过程复杂且缓慢，在特定的稳定与湿度下，坯体不同区域的干燥速度也有差别，特备是大尺寸的坯体，更容易产生不均匀干燥收缩，引起结构应力和残余应力的集中，从而导致坯体变形、翘曲、开裂等问题，故有待改善。
技术实现思路
1、为了降低制备得到的氮化硅陶瓷干燥收缩率，本申请提供一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法。
2、本申请提供的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法采用如下的技术方案：
3、一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，包括如下步骤：将单体、交联剂与去离子水混合后，加入分散剂、悬浮剂与消泡剂，搅拌后，再加入氮化硅粉体与烧结助剂，并加入调节剂与填充剂，混合后真空脱泡，加入催化剂与引发剂得到浆料，在18-25℃环境下固化10-100min成型，脱模后得到坯体，将坯体干燥后进行烧结，保温后得到氮化硅陶瓷；所述填充剂为壳聚糖改性聚氨酯预聚体，所述填
4、通过采用上述技术方案，将四乙基氢氧化铵替代常用的无机碱氢氧化钠和有机碱四甲基氢氧化铵，减少氮化硅粉体配置得到的悬浮液在碱性引入反号离子，从而提升对体系的分散均匀性，且更加安全；浆料中还添加有填充剂壳聚糖改性聚氨酯预聚体，该填充剂随单体与交联剂固化所产生热量而发生体积膨胀变为胶体，能够填补在前期干燥时水体排走后的孔道中，随着后期加热干燥的进行，排水量增加，而胶体能够继续膨胀填充在孔道中，减少坯体干燥时的收缩率，最终干燥收缩率控制在0.5％以内，且有效提升产品质量。
5、作为优选，其特征在于：壳聚糖改性聚氨酯预聚体包括壳聚糖与蒙脱土复合聚氨酯体系，所述蒙脱土复合聚氨酯体系采用如下方法制备而成：
6、将400g的聚四氢呋喃醚二醇脱水后，加入异佛尔酮二异氰酸酯，反应后得到软段预聚体，加入n-甲基二乙醇胺(亲水扩链剂)的丁酮溶液，并加入冰醋酸中和，加入去离子水后乳化，调节ph值至5-7，真空去除溶剂得到水性聚氨酯；将8g蒙脱土分散至250g蒸馏水中，加入制备得到的水性聚氨酯，超声分散后抽滤洗涤，干燥粉碎后得到蒙脱土复合聚氨酯体系。
7、通过采用上述技术方案，使用聚四氢呋喃醚二醇作为软段，异佛尔酮二异氰酸酯作为硬段，加入扩链剂与蒙脱土制备得到蒙脱土复合聚氨酯体系，蒙脱土具有良好的相容性，且具有良好的力学性能，与聚氨酯体系插层后能够进一步提升聚氨酯体系的强度与相容性，热稳定性良好，且能够提升蒙脱土的分散性能，将蒙脱土聚氨酯体系填补陶瓷体系的空洞中，对于陶瓷干燥后的均度有所改善。
8、作为优选，所述蒙脱土、聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯之间的质量比为(0.014-0.016):1:2。
9、通过采用上述技术方案，优选蒙脱土、聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯之间的质量比在上述范围内，能够有效提升蒙脱土复合聚氨酯体系整体的综合性能。
10、作为优选，所述扩链剂包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二本甲烷与聚四氢呋喃醚二醇的混合物。
11、通过采用上述技术方案，3,3’-二氯-4,4’-二氨基二本甲烷与异氰酸酯基团能够生成脲基，从而在硬段产生强氢键作用，聚四氢呋喃醚二醇在软硬段之间产生氢键，能够对制备得到的蒙脱土复合聚氨酯体系的机械性能得到进一步提升，且交联密度有所提升，对于制备得到的氮化硅陶瓷质量有所改善。
12、作为优选，所述蒙脱土聚氨酯体系与壳聚糖之间的质量比为20：(1.2-1.4)。
13、通过采用上述技术方案，优选蒙脱土体系与壳聚糖之间的质量比在上述范围内，能够提升壳聚糖改性聚氨酯体系的综合性能。
14、作为优选，所述壳聚糖改性聚氨酯预聚体采用如下方法制备而成：将蒙脱土聚氨酯体系、壳聚糖与去离子水混合后，80-85℃反应20-30min，得到改性聚氨酯预聚体。
15、通过采用上述技术方案，壳聚糖与蒙脱土之间的具有良好的相容性，壳聚糖能够吸附在蒙脱土表面形成氢键，且带正电荷的壳聚糖与带负电荷之间能产生静电作用，进一步提升了改性聚氨酯预聚体整体的热稳定性与强度，且在坯体进行干燥时，填充在孔洞中的改性聚氨酯预聚体稳定性得到提升，对于制备得到的氮化硅陶瓷质量有所改善。
16、作为优选，所述单体包括n,n-二甲基丙烯酰胺，所述交联剂包括亚甲基双丙烯酰胺，所述单体与交联剂之间的质量比为(7-10)：1。
17、通过采用上述技术方案，采用n,n-二甲基丙烯酰胺代替常用的丙烯酰胺，能够提升原料的安全性，降低毒性，且n,n-二甲基丙烯酰胺能够增加浆料中粉体颗粒间的液体量，从而促进制备得到高浓度浆料。
18、作为优选，所述烧结助剂包括纳米氧化铝与纳米氧化钇的混合物，所述烧结助剂质量为氮化硅粉体质量的4-6％。
19、作为优选，所述催化剂包括四甲基乙二胺，所述引发剂包括质量分数为5％的过硫酸铵溶液，所述催化剂质量为浆料整体质量的0.005-0.01％，所述引发剂与催化剂之间的质量比为1：1。
20、作为优选，所述烧结为气压烧结，所述烧结温度为1750-1900℃，所述保温时间为5-10h。
21、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
22、1.在制备浆料时，添加调节剂四乙基氢氧化铵，能够使得浆料体系中各个组份分散更加均匀，从而提升坯体的稳定性；浆料中还添加有壳聚糖改性聚氨酯预聚体作为填充剂，填充剂能够随单体与交联剂固化所产生的热量而发生体积膨胀变为胶体，填补在前期干燥时，水体排走后的孔道中，随着后期加热干燥的进行，排水量增加，胶体继续膨胀，以减少坯体在干燥是的收缩率，进一步提升产品质量；
23、2.壳聚糖改性聚氨酯预聚体由蒙脱土复合聚氨酯体系与壳聚糖体系制备得到，蒙脱土复合聚氨酯体系中的聚氨酯体系插层在蒙脱土之间，以提升蒙脱土的分散性，并使得蒙脱土与聚氨酯体系之间的相容性得到提升，促进二者结合而提升体系整体的热稳定性能与力学性能，且填充在孔洞中的聚氨酯体系的密度得到提升，进一步提升了产品质量；
24、3.带正电荷的壳聚糖与带负电荷的蒙脱土之间能够产生静电作用，壳聚糖吸附在蒙脱土表面能够进一步提升改性聚氨酯预聚体整体的热稳定性与强度，且壳聚糖能够与聚氨酯体系结合提升体系整体的强度与稳定性，进一步提升在干燥时的坯体质量，从而提升陶瓷产品质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：壳聚糖改性聚氨酯预聚体包括壳聚糖与蒙脱土复合聚氨酯体系，所述蒙脱土复合聚氨酯体系采用如下方法制备而成：
3.根据权利要求2所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述蒙脱土、聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯之间的质量比为(0.014-0.016):1:2。
4.根据权利要求2所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述扩链剂包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二本甲烷与聚四氢呋喃醚二醇的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述蒙脱土聚氨酯体系与壳聚糖之间的质量比为20：(1.2-1.4)。
6.根据权利要求5所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述壳聚糖改性聚氨酯预聚体采用如下方法制备而成：将壳聚糖、蒙脱土复合聚氨酯与
7.根据权利要求1所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述单体包括N,N-二甲基丙烯酰胺，所述交联剂包括亚甲基双丙烯酰胺，所述单体与交联剂之间的质量比为（7-10）：1。
8.根据权利要求1所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述烧结助剂包括纳米氧化铝与纳米氧化钇的混合物，所述烧结助剂质量为氮化硅粉体质量的4-6%。
9.根据权利要求1所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述催化剂包括四甲基乙二胺，所述引发剂包括质量分数为5%的过硫酸铵溶液，所述催化剂质量为浆料整体质量的0.005-0.01%，所述引发剂与催化剂之间的质量比为1：1。
10.根据权利要求1所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述烧结为气压烧结，所述烧结温度为1750-1900℃，所述保温时间为5-10h。
...【技术特征摘要】
1.一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：壳聚糖改性聚氨酯预聚体包括壳聚糖与蒙脱土复合聚氨酯体系，所述蒙脱土复合聚氨酯体系采用如下方法制备而成：
3.根据权利要求2所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述蒙脱土、聚四氢呋喃醚二醇与异佛尔酮二异氰酸酯之间的质量比为(0.014-0.016):1:2。
4.根据权利要求2所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述扩链剂包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二本甲烷与聚四氢呋喃醚二醇的混合物。
5.根据权利要求2所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述蒙脱土聚氨酯体系与壳聚糖之间的质量比为20：(1.2-1.4)。
6.根据权利要求5所述的一种低干燥应力的凝胶注成型制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述壳聚糖改性聚氨酯预聚体采用如下方法制...
【专利技术属性】
技术研发人员：方仁德，王震，闫永杰，唐倩，
申请(专利权)人：江苏三责新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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