試述陶瓷化高分子復(fù)合材料研究進展

王慶 李小光 袁紅偉

倍耐力（焦作）股份有限公司 河南 焦作 454150

引言

陶瓷化高分子為我國在研究聚合物的阻燃耐火領(lǐng)域上提供了全新的思路。由于這一類的材料在常溫下使用，具有普通聚合物的優(yōu)良功能，同時在高溫下也能夠形成自支撐的陶瓷結(jié)構(gòu)，為此，陶瓷化高分子也成為現(xiàn)階段我國在材料研究中的重點內(nèi)容。

1 陶瓷化高分子燒結(jié)影響因素

1.1 燒結(jié)時間、溫度等

通過大量的研究表明，針對陶瓷化高分子復(fù)合材料在研究的過程中發(fā)現(xiàn)燒結(jié)的溫度、燒結(jié)時間以及成瓷填料的種類、用量，成瓷助劑的種類和用量等內(nèi)容都會影響到陶瓷化高分子的燒結(jié)以及成瓷的整體效果，而燒結(jié)時間和燒結(jié)的溫度可謂是對陶瓷化高分子影響最大的。通過不同的學(xué)者對其進行內(nèi)容的分析以及研究，調(diào)查發(fā)現(xiàn)針對陶瓷化高分子燒結(jié)的時間越長，其溫度越高，所形成的陶瓷效果則越好。而成瓷材料的選擇在陶瓷化高分子的過程中也起到了骨架的作用，最終形成的是自支撐結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵材料。部分學(xué)者比對了硅灰石、膨潤土以及高嶺土對陶瓷化高分子在研究成瓷時效果的影響，結(jié)果表明，當(dāng)三種不同的填料在使用時，用量相同的情況下，如果溫度在600℃以下，那么硅灰石所形成的陶瓷化硅橡膠的燒蝕率相比于膨潤土以及高嶺土所制備的陶瓷化硅橡膠而言，其燒蝕率明顯更低。然而硅灰石所制備的陶瓷化硅橡膠所形成的陶瓷體平均的孔徑更小，而當(dāng)溫度改變升高至1050℃時，硅灰石所制作的陶瓷化硅橡膠，其陶瓷體孔徑的變化相對較小，然而膨潤土和高嶺土所制作的陶瓷化硅橡膠，其孔徑的變化相對較大。為了進一步研究陶瓷化硅橡膠的燒蝕線性收縮率，也可以加入一定量的其他用料，其目的是為了進一步的探究不同的材料對于陶瓷化硅橡膠的三點彎曲強度以及沖擊強度所帶來的影響。大量的結(jié)果表明，隨著氟金云母用量在不斷增加，陶瓷化硅橡膠的灼燒線性收縮率會出現(xiàn)減小的情況，例如選用氟金云母的用量為20份時，則陶瓷化硅橡膠的三點彎曲強度以及沖擊強度可以達到最高，分別是而陶瓷體的表面則出現(xiàn)結(jié)皮或是裂紋的現(xiàn)象越來越少，即減少的效果非常明顯。而通過將內(nèi)部玻璃相與云母相互混合均勻后，其結(jié)構(gòu)更加致密。由此可見，云母可以成為成瓷的填料，研究云母的粒徑，對陶瓷化硅橡膠的燒結(jié)效果進行分析時，能發(fā)現(xiàn)當(dāng)云母的平均粒徑在減少時所形成的陶瓷體系彎曲強度會有著非常明顯的提高，可以提高18%，而當(dāng)灼燒溫度小于1000℃時，其所形成的陶瓷體強度則相對較低。這是由于云母與陶瓷化硅橡膠分解形成了二氧化硅，二氧化硅沒有辦法出達到熔點，為此，兩者并沒有足夠的液相進行連接。

1.2 高分子基體

高分子基體對陶瓷化高分子而言也有著不同的影響，而其中最明顯的就是不同機體由于其自身殘留的物質(zhì)有著非常大的區(qū)別，這也對陶瓷體在形成時代來了較大的影響，有部分學(xué)者通過分析發(fā)現(xiàn)，選擇氯乙烯(PVC)、丁腈橡膠(NBR)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)作為基體，利用氫氧化鋁、多磷酸銨和滑石作為陶瓷化高分子制作過程中的原料發(fā)現(xiàn)，其線性收縮率以及彎曲強度能直接展現(xiàn)出整體效果，需要研究不同機體對陶瓷化高分子復(fù)合材料在燒結(jié)時所帶來的效果。利用聚醋酸乙烯酯作為基體所制備的陶瓷化高分子性能最好，并且線性收縮率為-4.6%及彎曲強度則可以達到6.3Mpa。分析成瓷助劑作為陶瓷化高分子在使用時的重要組成部分時，應(yīng)考慮到其不同的層次助劑在添加時添加量。對陶瓷化高分子的使用以及形成的陶瓷體性能有著非常大的影響。大量的學(xué)者對其內(nèi)容進行研究后發(fā)現(xiàn)，如果是低熔點的玻璃粉含量較高，對于成瓷效果的影響非常明顯。隨著玻璃粉含量的不斷增加，成瓷填料的云母以及熔融玻璃粉會發(fā)生共晶反應(yīng)，進而形成了石英硅酸鎂晶體。在一定范圍內(nèi)，隨著玻璃粉含量在不斷增加，陶瓷體自身的線性收縮也會逐步增加，而彎曲強度則會逐步提高。有些學(xué)者研究表明發(fā)現(xiàn)低熔點的成瓷助劑自身的添加量對陶瓷體的機械強度而言所帶來的影響是非常明顯的。而隨著成瓷助劑的含量在不斷增加，陶瓷體的機械強度也會隨之提高[1]。

2 陶瓷化硅橡膠

在分析陶瓷化硅橡膠的復(fù)合材料研究過程中，應(yīng)考慮到陶瓷化硅橡膠其中所涉及的硅橡膠是以Si-O鍵作為最主要的主力，而其在策略上則還有很多不同的高分子化合物，例如甲基、乙基、苯基等，本身具有非常高的鍵能以及離子化的傾向。為此，在分析硅橡膠時，應(yīng)考慮到硅橡膠本身具有阻燃以及耐高溫等性能。硅橡膠在高溫下燃燒時，其中所含有的Si-O鍵就會逐步轉(zhuǎn)化成為二氧化硅結(jié)構(gòu)，具有連續(xù)抗氧化且絕緣的效果。為此，陶瓷化硅橡膠在使用時本身具有較高的氧指數(shù)以及非常優(yōu)異的耐高溫性能。然而在燃燒分解的過程中能發(fā)現(xiàn)大量的物質(zhì)，在分解時主要是在側(cè)鏈上形成有機基團，并且生成二氧化碳和水，本身并不會對我國的環(huán)境造成大量的污染。為此，研究陶瓷化高分子對社會發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境的保護而言都帶有一定的正面影響。在分析陶瓷化硅橡膠的硅橡膠以及低熔點玻璃粉體系時，應(yīng)該考慮到隨著玻璃粉的用量在不斷增加，其中0份增加到30份。陶瓷體也逐步轉(zhuǎn)化成為結(jié)構(gòu)規(guī)整的陶瓷體。陶瓷體自身的線性收縮在不斷增加，其彎曲強度也有著非常明顯的提高。其中陶瓷的填料、云母和熔融玻璃粉會發(fā)生共晶反應(yīng)，進而形成了石英和硅酸鎂晶體。

3 結(jié)束語

綜上所述，近幾年我國有關(guān)陶瓷化高分子的研究速度越來越來越快，并且掌握了其研究的方向，開發(fā)更多不同種類的高分子材料作為陶瓷化高分子在使用時的基體，并且拓寬陶瓷化高分子在電力傳輸以及航天航空、建筑、電子電器等領(lǐng)域的應(yīng)用，提高其應(yīng)用的整體效果，不斷探究在高溫下，填料和基體在產(chǎn)生反應(yīng)之后即得其所帶來的反應(yīng)物，進一步的分析陶瓷化高分子所含有的獨特性能。