[发明专利]Sialon纳米无纺布及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米布及其制备方法，具体地说是一种耐高温和高强度的Sialon纳米无纺布及其制备方法。

背景技术

Sialon材料具有高强、高硬、高韧性、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、低热膨胀、自润滑、导热性好、电绝缘等一系列优良性能，在航空、航天、电子、冶金、机械、石油、化工、能源、交通、电器等领域获得了广泛的应用，是一类重要的结构材料、高温材料和介电绝缘材料。目前Sialon材料除了块体材料和涂层直接应用以外，还有一类重要应用是以粉末、晶须和纤维形式作为金属和陶瓷基复合材料的增强体，是目前最好的增强体材料。具有纳米级直径或纳米级厚度的Sialon条带的合成与应用是当前纳米材料研究和开发的热点之一。

中国专利CN200810033735.9；CN200510086915；CN200610010503.2和CN200610046630.8分别公开了Sialon块体陶瓷和Sialon晶须的性质和制备方法。本申请人的中国专利CN200610146280.2中公开了Sialon准一维纳米材料及其制备方法。现有技术中制备Sialon纳米带线的方法是：用含氢硅油、乙二胺和Al粉合成SiAlONC先驱体，将SiAlONC先驱体至于石墨坩埚中，石墨坩埚放入气氛压力烧结炉中，通入氮气，炉内氮气压力控制在0.5～1.5MPa，控制温度在1200～1500℃的条件下保温2～3小时，在石墨坩埚中或结晶形成Sialon准一维纳米材料。

目前制备Sialon纳米带(线)及其复合材料面临的问题有：1.效率比较低，产量较小，杂质较多；2.不同部位生长情况不一样，难以得到尺寸均一纳米带或线；3.面临环境污染问题；4.如何使纳米带(线)在复合材料中均匀分散一直是困扰工程界的一大难题。

迄今为止，有关Sialon纳米无纺布及其制备方法未见报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种耐高温和高强度的Sialon纳米无纺布及其制备方法。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种Sialon纳米无纺布，其是将SiAlONC先驱体浆料涂覆在石墨片或石墨纸表面，在高压氮气环境下，经过气压反应生长，在石墨片或石墨纸表面形成自组装Sialon准一维纳米结构的纤网状织物，最后经过燃烧去除石墨片或石墨纸而得到纯净的Sialon纳米无纺布，Sialon纳米无纺布的厚度为0.5-10mm。

本发明上述Sialon纳米无纺布的制备方法，其包括以下几个步骤：a.在SiAlONC先驱体置于石墨坩埚前，将SiAlONC先驱体和有机溶剂混合，制成先驱体浆料，有机溶剂占重量比为30-80％；b.将先驱体浆料均匀涂覆在石墨片或石墨纸表面，浆料厚度为0.1mm-5mm；c.将涂好浆料的石墨片或石墨纸置于气氛压力烧结炉中，通入氮气，炉内氮气压力控制在0.3～2.0MPa，控制温度在1200～1600℃的条件下保温1～3小时，在石墨片或石墨纸表面形成Sialon纳米无纺布；d.最后将形成Sialon纳米无纺布的石墨片或石墨纸，在700-1000℃的空气环境下，保温1～3小时，可将石墨去除，剩下的为纯净的Sialon纳米无纺布。本发明制备Sialon准一维纳米材料更均匀，可以形成Sialon纳米无纺布，从而使Sialon准一维纳米材料制备复合材料的工艺性能得到显著提高。

根据本发明的另一个方面，是利用Sialon纳米无纺布的形成工艺特点，可将涂好浆料的石墨片或石墨纸水平或垂直叠层，固定于石墨支架上，经过气压反应制备出多层Sialon纳米无纺布，实现大量生产。

本发明的特点是：第一，它可以不使用催化剂，因为它主要依赖粉末表面某些预先成核的部位生长，因此可以得到纯度高、表面干净、结构完美的纳米纤维和纳米带；第二，组成纳米布的纳米纤维和纳米带的化学成分和形貌在一定范围内通过原料成分、气体成分和压力控制；第三，只要炉内温度均匀，炉内空间都能盛放原料生产纳米布，因此产量大、效率高，适合于大规模生产。因此该工艺具有明显的优势和开发前景。Sialon纳米无纺布具有其他纳米材料不具备的独特性能和应用前景，比如非常高的机械强度和耐高温性能，优异的介电性能、导热性和机械强度，良好的均匀性和可操作性，使Sialon纳米无纺布可用于纳米复合材料增强方面，制备高温透波复合材料器件，制备轻质防弹装甲，以及用于制备喇叭振膜等。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。