本發(fā)明涉及一種隔熱阻燃的氮化硅陶瓷涂層材料的制備方法及其涂層，屬于隔熱阻燃材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前碳纖維在飛機(jī)、汽車(chē)等交通工具上的應(yīng)用越來(lái)越多。碳纖維最大的特點(diǎn)是質(zhì)輕高強(qiáng)，同體積的鋼材，碳纖維比它輕一大半，強(qiáng)度卻是他的四倍以上，減負(fù)功能是很明顯的，在沒(méi)有氧氣的環(huán)境中，他的使用溫度可達(dá)2000℃，在500℃時(shí)候強(qiáng)度可以達(dá)到110～300kg每平方毫米，溫度到1600℃的時(shí)候，它的抗拉強(qiáng)度不僅沒(méi)有減少反而更加高了，在180～600kg每平方毫米，碳纖維有很好的阻燃效果，溫度非常高的話(huà)，會(huì)象鐵絲一樣發(fā)紅而不是燒起來(lái)。
碳纖維常常和樹(shù)脂復(fù)合起來(lái)使用制備碳纖維板，但是制備的碳纖維復(fù)合板不能承受很高的溫度，不阻燃。這是因?yàn)樘祭w維雖然耐高溫，但是樹(shù)脂達(dá)不到要求。阻燃碳纖維板的工藝復(fù)雜對(duì)原料的要求也很高。
目前通用的解決方案是采用加入阻燃劑，如磷系、氮系以及鹵素系的。但是這些含阻燃劑材料會(huì)引發(fā)環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)會(huì)降低材料的可回收性。還有一種方法是采用無(wú)機(jī)納米填料的方式作為阻燃劑，由于無(wú)機(jī)材料的熱導(dǎo)率大于有機(jī)材料的熱導(dǎo)率，會(huì)降低隔熱效果。
氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。它能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，同時(shí)，其熱震性能非常優(yōu)異：急劇冷卻再急劇加熱，材料也不會(huì)碎裂。但是氮化硅陶瓷的燒結(jié)溫度通常很高，限制了其在隔熱領(lǐng)域的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種隔熱阻燃氮化硅陶瓷涂層材料制備方法。所述的隔熱阻燃氮化硅陶瓷涂層材料是指應(yīng)用于碳纖維板的表面涂敷，提高碳纖維板的阻燃效果。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
第一方面，本發(fā)明提供了一種隔熱阻燃的氮化硅陶瓷涂層材料的制備方法，其包括如下步驟：
將氮化硅粉體進(jìn)行碾磨至粒度為100～200nm；
加入樹(shù)脂以及硅油等，得到含有氮化硅粉體的樹(shù)脂漿料，即為所述隔熱阻燃氮化硅陶瓷涂層材料。
作為優(yōu)選方案，所述氮化硅粉體碾磨的具體操作為：
將氮化硅粉體投入高速攪拌磨中，以無(wú)水乙醇為碾磨介質(zhì)，加入分散劑，在200-3000rpm的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行碾磨。
作為優(yōu)選方案，所述氮化硅粉體與無(wú)水乙醇的重量比為1:(1～20)。
作為優(yōu)選方案，所述分散劑的用量為氮化硅粉體重量的1～5％。
作為優(yōu)選方案，所述分散劑為聚丙烯酰胺。
作為優(yōu)選方案，所述樹(shù)脂的用量為氮化硅粉體體積的10～30％。
作為優(yōu)選方案，所述樹(shù)脂選自丁二烯、苯乙烯和丙烯腈中的至少一種。
作為優(yōu)選方案，所述高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑的用量為氮化硅粉體重量的5～20％。
作為優(yōu)選方案，所述高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑的沸點(diǎn)不低于290℃，選自硅油、甘油、醇類(lèi)或酮類(lèi)。
第二方面，本發(fā)明還提供了一種由前述方法制備的隔熱阻燃的氮化硅陶瓷涂層材料形成的氮化硅陶瓷涂層。
所述氮化硅陶瓷涂層的制備方法為：將所述隔熱阻燃的氮化硅陶瓷涂層材料涂覆在碳纖維板表面，在碳纖維板表面進(jìn)行原位聚合，得到樹(shù)脂涂層，在干燥過(guò)程中，漿料固化，有機(jī)溶劑部分揮發(fā)，在涂層中遺留下氣孔。在使用過(guò)程中，當(dāng)遇到高溫后，涂層中的剩余有機(jī)溶劑有序揮發(fā)，最終形成多孔結(jié)構(gòu)的隔熱陶瓷涂層，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳纖維板的隔熱，碳化硅陶瓷起到阻燃作用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
1、本發(fā)明巧妙地解決了氮化硅陶瓷燒結(jié)溫度高的難題，思路是在碳纖維板的表面涂敷含氣孔的氮化硅陶瓷涂層，在工況條件中隨著涂層中有機(jī)物的可控?fù)]發(fā)最終形成具備隔熱特性的多孔氮化硅陶瓷涂層從而實(shí)現(xiàn)對(duì)碳纖維板的隔熱阻燃，因此能夠成功制備具有阻燃隔熱性能良好的隔熱阻燃涂層；
2、本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單、環(huán)保，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供一種隔熱阻燃的氮化硅陶瓷涂層的制備方法，其具體包括如下步驟：
將氮化硅粉體投入高速攪拌磨中，以無(wú)水乙醇為碾磨介質(zhì)，加入分散劑聚丙烯酰胺，在500rpm的轉(zhuǎn)速下碾磨至粉體粒度d50＝150nm，控制氮化硅粉體與無(wú)水乙醇的重量比為1:1.5，聚丙烯酰胺的用量為氮化硅粉體重量的1％；
加入丁二烯和甘油，得到含有氮化硅粉體的樹(shù)脂漿料，控制丁二烯的用量為氮化硅粉體體積的20％，硅油的用量為氮化硅粉體重量的10％；
將含有氮化硅粉體的樹(shù)脂漿料涂敷在碳纖維板上，經(jīng)過(guò)原位聚合得到含氮化硅粉體的樹(shù)脂涂層。
本發(fā)明制備的材料的導(dǎo)熱系數(shù)0.1w/(m·k)，材料的氧指數(shù)(loi)＝36屬于高阻燃材料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供一種隔熱阻燃的氮化硅陶瓷涂層的制備方法，其具體包括如下步驟：
將氮化硅粉體投入高速攪拌磨中，以無(wú)水乙醇為碾磨介質(zhì)，加入分散劑聚丙烯酰胺，在400rpm的轉(zhuǎn)速下碾磨至粉體粒度d50＝100nm，控制氮化硅粉體與無(wú)水乙醇的重量比為1:2，聚丙烯酰胺的用量為氮化硅粉體重量的5％；
加入丁二烯、丙烯腈和硅油，得到含有氮化硅粉體的樹(shù)脂漿料，控制丁二烯和丙烯腈的總用量為氮化硅粉體體積的30％，硅油的用量為氮化硅粉體重量的5％；
將含有氮化硅粉體的樹(shù)脂漿料涂敷在碳纖維板上，經(jīng)過(guò)原位聚合得到含氮化硅粉體的樹(shù)脂涂層。
本發(fā)明制備的材料的導(dǎo)熱系數(shù)0.12w/(m·k)，材料的氧指數(shù)(loi)＝30屬于阻燃材料。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供一種隔熱阻燃的氮化硅陶瓷涂層的制備方法，其具體包括如下步驟：
將氮化硅粉體投入高速攪拌磨中，以無(wú)水乙醇為碾磨介質(zhì)，加入分散劑聚丙烯酰胺，在1000rpm的轉(zhuǎn)速下碾磨至粉體粒度d50＝200nm，控制氮化硅粉體與無(wú)水乙醇的重量比為1:15，聚丙烯酰胺的用量為氮化硅粉體重量的3％；
加入丁二烯、苯乙烯、丁二烯和硅油，得到含有氮化硅粉體的樹(shù)脂漿料，控制丁二烯、苯乙烯、丁二烯的總用量為氮化硅粉體體積的20％，硅油的用量為氮化硅粉體重量的15％；
將含有氮化硅粉體的樹(shù)脂漿料涂敷在碳纖維板上，經(jīng)過(guò)原位聚合得到含氮化硅粉體的樹(shù)脂涂層。
本發(fā)明制備的材料的導(dǎo)熱系數(shù)0.12w/(m·k)，材料的氧指數(shù)(loi)＝37屬于高阻燃材料。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。