[发明专利]隔热阻燃的氮化硅陶瓷涂层材料的制备方法及其涂层

说明书

技术领域

本发明涉及一种隔热阻燃的氮化硅陶瓷涂层材料的制备方法及其涂层，属于隔热阻燃材料技术领域。

背景技术

目前碳纤维在飞机、汽车等交通工具上的应用越来越多。碳纤维最大的特点是质轻高强，同体积的钢材，碳纤维比它轻一大半，强度却是他的四倍以上，减负功能是很明显的，在没有氧气的环境中，他的使用温度可达2000℃，在500℃时候强度可以达到110～300kg每平方毫米，温度到1600℃的时候，它的抗拉强度不仅没有减少反而更加高了，在180～600kg每平方毫米，碳纤维有很好的阻燃效果，温度非常高的话，会象铁丝一样发红而不是烧起来。

碳纤维常常和树脂复合起来使用制备碳纤维板，但是制备的碳纤维复合板不能承受很高的温度，不阻燃。这是因为碳纤维虽然耐高温，但是树脂达不到要求。阻燃碳纤维板的工艺复杂对原料的要求也很高。

目前通用的解决方案是采用加入阻燃剂，如磷系、氮系以及卤素系的。但是这些含阻燃剂材料会引发环境问题，同时会降低材料的可回收性。还有一种方法是采用无机纳米填料的方式作为阻燃剂，由于无机材料的热导率大于有机材料的热导率，会降低隔热效果。

氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料。它能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，同时，其热震性能非常优异：急剧冷却再急剧加热，材料也不会碎裂。但是氮化硅陶瓷的烧结温度通常很高，限制了其在隔热领域的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种隔热阻燃氮化硅陶瓷涂层材料制备方法。所述的隔热阻燃氮化硅陶瓷涂层材料是指应用于碳纤维板的表面涂敷，提高碳纤维板的阻燃效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种隔热阻燃的氮化硅陶瓷涂层材料的制备方法，其包括如下步骤：

将氮化硅粉体进行碾磨至粒度为100～200nm；

加入树脂以及硅油等，得到含有氮化硅粉体的树脂浆料，即为所述隔热阻燃氮化硅陶瓷涂层材料。

作为优选方案，所述氮化硅粉体碾磨的具体操作为：

将氮化硅粉体投入高速搅拌磨中，以无水乙醇为碾磨介质，加入分散剂，在200-3000rpm的转速下进行碾磨。

作为优选方案，所述氮化硅粉体与无水乙醇的重量比为1:(1～20)。

作为优选方案，所述分散剂的用量为氮化硅粉体重量的1～5％。

作为优选方案，所述分散剂为聚丙烯酰胺。

作为优选方案，所述树脂的用量为氮化硅粉体体积的10～30％。

作为优选方案，所述树脂选自丁二烯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一种。

作为优选方案，所述高沸点有机溶剂的用量为氮化硅粉体重量的5～20％。

作为优选方案，所述高沸点有机溶剂的沸点不低于290℃，选自硅油、甘油、醇类或酮类。

第二方面，本发明还提供了一种由前述方法制备的隔热阻燃的氮化硅陶瓷涂层材料形成的氮化硅陶瓷涂层。

所述氮化硅陶瓷涂层的制备方法为：将所述隔热阻燃的氮化硅陶瓷涂层材料涂覆在碳纤维板表面，在碳纤维板表面进行原位聚合，得到树脂涂层，在干燥过程中，浆料固化，有机溶剂部分挥发，在涂层中遗留下气孔。在使用过程中，当遇到高温后，涂层中的剩余有机溶剂有序挥发，最终形成多孔结构的隔热陶瓷涂层，实现对碳纤维板的隔热，碳化硅陶瓷起到阻燃作用。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明巧妙地解决了氮化硅陶瓷烧结温度高的难题，思路是在碳纤维板的表面涂敷含气孔的氮化硅陶瓷涂层，在工况条件中随着涂层中有机物的可控挥发最终形成具备隔热特性的多孔氮化硅陶瓷涂层从而实现对碳纤维板的隔热阻燃，因此能够成功制备具有阻燃隔热性能良好的隔热阻燃涂层；

2、本发明方法工艺简单、环保，适于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例提供一种隔热阻燃的氮化硅陶瓷涂层的制备方法，其具体包括如下步骤：