[发明专利]一种SiAlOC陶瓷及其合成方法

说明书

本发明公开了一种SiAlOC陶瓷及其合成方法，涉及先驱体转化法制备陶瓷技术领域。该方法包括：将甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、Al源、乙醇及水混匀，得到混合液；将混合液升温进行烘干处理，冷却至室温，得到干凝胶；在保护气氛下将干凝胶升温进行煅烧处理，冷却至室温，得到所述SiAlOC陶瓷。本发明能解决SiOC陶瓷在高温环境下容易发生碳热还原引起的高温稳定性不足的问题。本发明提供的方法制备的产品具有优异的耐温性能、抗氧化及热稳定性能，能够应用于隔热、储能等领域。

技术领域

本发明涉及陶瓷合成领域，尤其涉及一种SiAlOC陶瓷及其合成方法。

背景技术

先驱体转化法制备陶瓷具有制备温度低、陶瓷组成和结构可设计和调控、易成型和加工等优点，SiOC陶瓷可以看作是SiO₂网络中的部分氧原子被碳原子取代的产物，通常制备的SiOC陶瓷大多数是SiOC和C的混合物，由于碳的键形成数多余氧的键形成数，所以含碳结构的SiOC陶瓷键密度较高，同时SiOC陶瓷网络结构的强度也要高于SiO₂陶瓷，因此在高温稳定性和机械性能方面SiOC陶瓷更具有优势。并且SiOC陶瓷具有较好的高温抗氧化性能和高温抗蠕变性能。

目前，SiOC陶瓷在高温环境中会发生两种反应：(1)Si-O和Si-C键之间的键重排反应；(2)无定形SiO₂与自由碳之间的碳热还原反应。总的来说，SiOC陶瓷在高温环境中，尽管Si-O和Si-C键之间的键重排反应以及SiO₂与自由碳之间的碳热还原反应都可能会发生，但是由于一些SiOC陶瓷本身内在的因素和一些外部环境因素的影响，键重排反应和碳热还原反应的开始温度以及结束温度都会发生明显的变化，从而影响SiOC陶瓷的热稳定性。因此，SiOC陶瓷作为一种耐高温结构陶瓷，需要保证其在高温下具有优异的热稳定性，保证热关键部位的高可靠性。但是，就目前来看，尚未发现热力学稳定的SiOC陶瓷相结构，限制了其在高温领域的广泛应用。目前，关于SiAlOC陶瓷的专利，如中国专利CN111747766A公开一种碳纤维增强SiAlOC陶瓷制备方法，此方法中，SiAlOC陶瓷材料所用的Al源为无机盐，使用无机盐，合成的SiAlOC凝胶陶瓷，在1500℃裂解得到的主晶相为Al₂O₃相，高温热稳定性和抗热震性较差。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种SiAlOC陶瓷及其合成方法。

本发明提供的的SiAlOC陶瓷的制备方法，能够解决现有方法制备SiOC陶瓷高温稳定性不足的问题。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的SiAlOC陶瓷的合成方法，包括如下步骤：

(1)将甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、Al源、无水乙醇及去离子水混合均匀，得到混合液；

(2)将步骤(1)所述混合液置于烘箱中升温进行烘干处理，自然冷却至室温，得到干凝胶；

(3)在保护气氛下将步骤(2)所述干凝胶升温进行煅烧处理，自然冷却至室温，得到所述SiAlOC陶瓷。

进一步地，在步骤(1)所述混合溶液中，按照质量份数计，包括：

进一步地，步骤(1)所述Al源为仲丁醇铝、异丙醇铝中的一种以上。

进一步地，步骤(2)所述烘干处理的温度为60-100℃。

进一步地，步骤(2)所述烘干处理的时间为480min-2000min。

优选地，步骤(2)所述烘箱是经过提前预热至指定温度的。

进一步地，步骤(3)所述保护气氛为氮气或氩气气氛。