[发明专利]一种泡沫碳外表面密封层的制备方法

说明书

一种泡沫碳外表面密封层的制备方法，其特征在于，将SiO₂、ZrO₂、TiO₂陶瓷粉末按照1∶(0.1～0.5)∶(0～0.5)的摩尔比球磨混合均匀，然后配制混合陶瓷粉末浓度为2～10g/L的悬浮液，采用电泳沉积在泡沫碳外表面沉积混合陶瓷粉末；将聚丙烯酸钠溶液、无水乙醇、硅溶胶按照1∶(1～5)∶(10～20)的质量比混合均匀，得到的混合胶液均匀地涂抹于电泳沉积后的泡沫碳材料外表面，然后在真空环境下，200～300℃热处理，重复步骤(6)3～8次，即可在泡沫碳外表面得到均匀致密的密封层材料。本发明具有的优点：1、密封层主要为氧化物组成，提高复合材料高温抗氧化能力；2、复合材料内部达到真空，提高复合材料的高温隔热性能；3、制备温度低，工艺简捷，周期短。

技术领域

本发明涉及一种密封层的制备方法，特别涉及一种泡沫碳外表面密封层的制备方法。

背景技术

目前，泡沫碳材料大都采用聚合物为原料，如酚醛树脂、聚氨酯等热固性或热塑性树脂，所制备的泡沫碳呈玻璃质结构，密度和导热率很低，可以用作绝热材料使用，大多利用其多孔性，用作冲击能量的吸收、催化剂的载体、多孔电极以及气体的过滤等。其中包括三聚氰胺泡棉碳化泡沫碳，这一类型泡沫碳为柔性泡沫碳材料，具有高回弹性，孔隙率高达99％以上，三维网状结构形成大量中小孔结构，其孔径一般为10～50μm，比表面积高。尽管碳化后体积收缩率高达90％，它的内部结构很好地继承了三聚氰胺泡棉的三维网状多孔结构，这也是由于三聚氰胺泡棉本身碳含量较低，根据三聚氰胺泡棉的化学式(C₆N₆H₉O)计算得到含碳量仅39.8％。这种泡沫碳克服了泡沫碳脆性大的缺点，多孔结构呈开孔形式，孔径均匀细小，孔壁结构呈现玻璃态碳结构，即非石墨化碳结构，其导热系数较低，可以在1600℃下，真空或惰性气氛中稳定存在，并且高温下导热系数依然可观。当然，这种泡沫碳也由于其具有极高比表面积，也可以应用于氧气催化还原、超级电容器载体等领域。

虽然该三聚氰胺泡棉碳化泡沫碳质量轻，密度低、隔热性能好，但是为了进一步降低泡沫碳材料的导热系数，需要使其内部达到真空状态，这样可以避免泡沫碳内部气体热传导和热对流，降低材料的导热系数，同时还能有效防止高温环境下有氧气氛对碳材料的消耗。

申请号为201410743407.3的中国发明专利公开了一种耐高温高强度SiC包覆碳泡沫复合隔热材料及其制备方法，其特征在于该耐高温高强度SiC包覆碳泡沫复合隔热材料是一种由碳泡沫和碳化硅气凝胶构成；其空气气氛中耐温性在690～700℃，比纯碳泡沫材料提高了约100℃，表观密度在0.4～0.6g/cm3，抗压强度在11～15MPa，室温热导率在0.4～0.6W/(m.K)。其制备方法是二氧化硅溶胶注入到碳泡沫材料的孔洞中，经过溶胶-凝胶、老化和干燥得到碳泡沫增强的氧化硅气凝胶复合隔热材料，然后在惰性氛围保护下进行高温热处理，从而制备出一种耐高温高强度SiC包覆碳泡沫复合隔热材料。该发明具有用料简单和工艺简捷的优点，工艺过程操作简单，容易实现规模生产。但是该制备方法得到的SiC包覆材料结构疏松，致密性差，对于碳泡沫在有氧环境中耐温容限与力学性能提升有限。