耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108147818A(43)申请公布日2018.06.12(21)申请号201810003765.9(22)申请日2018.01.03(71)申请人南京工业大学地址211816江苏省南京市浦口区浦珠南路30号(72)发明人崔升锁浩余数温沈晓冬郁可葳(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218代理人徐冬涛袁正英(51)Int.Cl.C04B35/565(2006.01)C04B35/563(2006.01)C04B35/624(2006.01)C04B41/91(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶制备方法(57)摘要本发明涉及一种耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶制备方法。通过无水乙醇和去离子水作为溶剂，优选硼源和间苯二酚、甲醛、3-氨丙基三乙基硅烷按一定摩尔比例进行搅拌，得到溶液为淡黄色复合凝胶。湿凝胶经过老化和溶剂置换，再采用超临界干燥技术进行干燥处理得到碳化硼-碳化硅前驱体，在惰性气氛保护下经过碳热还原技术得到耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶。本发明制备出的耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶制备方法不仅具有制备工艺简单可靠，原料丰富简单，制备得到的耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶可以广泛应用于化工设备以及高温窑炉等领域。CN108147818ACN108147818A权利要求书1/1页1.耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶的制备方法，其具体步骤如下：(1)将间苯二酚、甲醛、去离子水和无水乙醇按摩尔比例为1：2：(5～20)：(13.5～26)混合均匀搅拌，得到溶液A；(2)将硼源和无水乙醇按摩尔比例为1：(5～10)超声混合均匀，得到溶液B；(3)将溶液B加入溶液A后，再加入3-氨丙基三乙基硅烷，混合均匀搅拌得到淡黄色复合溶胶溶液；其中间苯二酚：硼源：3-氨丙基三乙基硅烷的摩尔比例为1：(0.1～2)：(0.5～1.5)；(4)将步骤(3)中得到的淡黄色溶液倒入模具中，静置后，加入无水乙醇进行溶剂置换；(5)将步骤(4)中置换后的复合湿凝胶进行CO2超临界干燥处理，得到碳化硼-碳化硅前驱体；(6)将步骤(5)中得到的碳化硼-碳化硅前驱体在惰性气氛保护下加热至1400～1600℃，保温时间为3～10小时，然后将温度降至550～750℃，把惰性气体换成空气，继续保温1～4小时进行除炭处理，冷却；(7)把步骤(6)中得到样品放在氢氟酸中浸泡，经过水洗、过滤、烘干后得到耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)中硼源为硼酸或氧化硼的一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(4)中静置时间为30～50min；进行溶剂置换时每8～24小时更换一次，置换次数为3～6次。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(5)中CO2超临界干燥参数为釜体压力控制在8～12.5MPa、温度控制在45～60℃，干燥时间为8～13小时。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(6)中惰性气氛为氦气或氩气的一种。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(6)中惰性气氛保护下加热的升温速率为2～4℃/min。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(7)中氢氟酸的质量分数为10～30％；浸泡时间为1～3小时。2CN108147818A说明书1/4页耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶制备方法技术领域[0001]本发明属于复合材料制备工艺技术领域，尤其涉及一种耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶制备方法。背景技术[0002]核能是最有前途的替代能源，核电是种资源丰富、能效高、可靠、清洁的能源，受到各国的关注、重视和积极推进。核安全是核能可持续发展的前提、基础和生命线。传统辐射防护材料应用十分广泛，但是如果运用混凝土材料作为辐射防护材料，虽具备耐高温和防辐射性能，但混凝土材料体积大，无法应急快速使用；铅虽是是很好的防辐射材料，但其耐温性不高、有毒，对中子吸收效果差等缺陷。因此在耐高温、无毒及中子屏蔽效果好的核事故应急修复材料方面亟需研究。碳化物气凝胶是一种具有高比面积、低密度、机械性能好及耐高温性能好等优异的物理化学性能的高效隔热材料，可以广泛应用在1000℃及以上的高温场所。碳化硼是对中子射线有很好屏蔽作用的功能添加剂，其具有高硬度、低密度、高化学稳定性、高中子吸收截面及热电性能等优异特性，在国防军事等领域具有应用广泛。利用碳化硅气凝胶耐高温，低热导和低密度等优点与碳化硼防辐射添加剂的优异中子屏蔽性能相结合，开发出耐高温碳化硼-碳化硅复合气凝胶材料,可以广泛应用于核反应堆的储运，核反应应急事故处理装置等领域。发明内容[0003]本发明的目的是为了克服