法凝胶和聚合物先驱体热解法_技术资料【科众陶瓷】

溶胶(SoI)是由于化学反应沉积而产生的微小颗粒（直径<lOOnm）的悬浮液；凝胶( Gel)是水分减少的溶胶，即比溶胶黏度大的胶体。Sol-Gel法是指金属有机或无机化合物经溶液、溶胶、凝胶等过程而固化，再经热处理生成氧化物或其它化合物固体的方法。该方法可控制材料的微观结构，使均匀性达到微米、纳米甚至分子量级水平。Sol-Gel法制备Si02陶瓷原理如下：

Si(OR)4 +4H20- Si(OH)4+4ROH（水解）

Si(OH)4 --Si02+2H20

溶胶一凝胶法主要用于制备氧化物陶瓷基复合材料。使用这种方法，可将各种增强剂加入基体溶胶中搅拌均匀，当基体溶胶形成凝胶后，这些增强组元稳定、均匀地分布在基体中，经过干燥或一定温度热处理，然后压制烧结形成相应的复合材料。该法具备的优点是：在单相基体中能使其化学成分分布十分均匀；能制造成分均匀、多相的陶瓷基体；对纤维预制体，很容易进行浸渗；烧成温度低，一般不超过1400℃，比传统的烧成温度要低几百摄氏度。其缺点是所制的复合材料收缩率大，导致基体经常发生开裂，且致密周期较长，制品孔隙率较高。

聚合物先驱体热解法又称先驱体转化法或先驱体裂解法，是近年来发展起来的一种纤维增强陶瓷基复合材料的制备工艺。与溶·胶一凝胶法相似，该方法也是以高分子聚合物为先驱体成型后使高分子先驱体发生热解反应转化为无机物质，然后再经高温烧结制备成陶瓷复合材料。溶胶一凝胶法主要用于氧化物陶瓷基复合材料，而先驱体转化法主要用于非氧化物陶瓷，目前主要以碳化物和氮化物为主，最常用的高聚物是有机硅（聚碳硅烷等）。例如以纤维预制件为骨架，真空排除预制件中的空气，采用液体或熔融的聚合物等先驱体浸渍，交联固化后再在惰性气体保护下高温裂解，重复浸渍裂解过程使材料致密化，最后在较高温度下烧成。此方法可精确控制产品的化学组成、纯度以及形状，可制备形状比较复杂的异型构件。由于裂解时温度较低（1000℃左右），材料制备过程中对纤维造成的热损伤和机械损伤小。由于高温裂解过程中有小分子气体溢出，所以材料的孔隙率高，很难制备出完全致密的材料，制得的复合材料的性能不及化学气相浸渍(CVI)法制备的材料的性能，但在一定程度上能满足使用要求。

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本文“法凝胶和聚合物先驱体热解法”由科众陶瓷编辑整理，修订时间：2019-03-16 17:07:44
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