试述陶瓷化高分子复合材料研究进展

王庆 李小光 袁红伟

倍耐力（焦作）股份有限公司 河南 焦作 454150

引言

陶瓷化高分子为我国在研究聚合物的阻燃耐火领域上提供了全新的思路。由于这一类的材料在常温下使用，具有普通聚合物的优良功能，同时在高温下也能够形成自支撑的陶瓷结构，为此，陶瓷化高分子也成为现阶段我国在材料研究中的重点内容。

1 陶瓷化高分子烧结影响因素

1.1 烧结时间、温度等

通过大量的研究表明，针对陶瓷化高分子复合材料在研究的过程中发现烧结的温度、烧结时间以及成瓷填料的种类、用量，成瓷助剂的种类和用量等内容都会影响到陶瓷化高分子的烧结以及成瓷的整体效果，而烧结时间和烧结的温度可谓是对陶瓷化高分子影响最大的。通过不同的学者对其进行内容的分析以及研究，调查发现针对陶瓷化高分子烧结的时间越长，其温度越高，所形成的陶瓷效果则越好。而成瓷材料的选择在陶瓷化高分子的过程中也起到了骨架的作用，最终形成的是自支撑结构的关键材料。部分学者比对了硅灰石、膨润土以及高岭土对陶瓷化高分子在研究成瓷时效果的影响，结果表明，当三种不同的填料在使用时，用量相同的情况下，如果温度在600℃以下，那么硅灰石所形成的陶瓷化硅橡胶的烧蚀率相比于膨润土以及高岭土所制备的陶瓷化硅橡胶而言，其烧蚀率明显更低。然而硅灰石所制备的陶瓷化硅橡胶所形成的陶瓷体平均的孔径更小，而当温度改变升高至1050℃时，硅灰石所制作的陶瓷化硅橡胶，其陶瓷体孔径的变化相对较小，然而膨润土和高岭土所制作的陶瓷化硅橡胶，其孔径的变化相对较大。为了进一步研究陶瓷化硅橡胶的烧蚀线性收缩率，也可以加入一定量的其他用料，其目的是为了进一步的探究不同的材料对于陶瓷化硅橡胶的三点弯曲强度以及冲击强度所带来的影响。大量的结果表明，随着氟金云母用量在不断增加，陶瓷化硅橡胶的灼烧线性收缩率会出现减小的情况，例如选用氟金云母的用量为20份时，则陶瓷化硅橡胶的三点弯曲强度以及冲击强度可以达到最高，分别是而陶瓷体的表面则出现结皮或是裂纹的现象越来越少，即减少的效果非常明显。而通过将内部玻璃相与云母相互混合均匀后，其结构更加致密。由此可见，云母可以成为成瓷的填料，研究云母的粒径，对陶瓷化硅橡胶的烧结效果进行分析时，能发现当云母的平均粒径在减少时所形成的陶瓷体系弯曲强度会有着非常明显的提高，可以提高18%，而当灼烧温度小于1000℃时，其所形成的陶瓷体强度则相对较低。这是由于云母与陶瓷化硅橡胶分解形成了二氧化硅，二氧化硅没有办法出达到熔点，为此，两者并没有足够的液相进行连接。

1.2 高分子基体

高分子基体对陶瓷化高分子而言也有着不同的影响，而其中最明显的就是不同机体由于其自身残留的物质有着非常大的区别，这也对陶瓷体在形成时代来了较大的影响，有部分学者通过分析发现，选择氯乙烯(PVC)、丁腈橡胶(NBR)和聚醋酸乙烯酯(PVAc)作为基体，利用氢氧化铝、多磷酸铵和滑石作为陶瓷化高分子制作过程中的原料发现，其线性收缩率以及弯曲强度能直接展现出整体效果，需要研究不同机体对陶瓷化高分子复合材料在烧结时所带来的效果。利用聚醋酸乙烯酯作为基体所制备的陶瓷化高分子性能最好，并且线性收缩率为-4.6%及弯曲强度则可以达到6.3Mpa。分析成瓷助剂作为陶瓷化高分子在使用时的重要组成部分时，应考虑到其不同的层次助剂在添加时添加量。对陶瓷化高分子的使用以及形成的陶瓷体性能有着非常大的影响。大量的学者对其内容进行研究后发现，如果是低熔点的玻璃粉含量较高，对于成瓷效果的影响非常明显。随着玻璃粉含量的不断增加，成瓷填料的云母以及熔融玻璃粉会发生共晶反应，进而形成了石英硅酸镁晶体。在一定范围内，随着玻璃粉含量在不断增加，陶瓷体自身的线性收缩也会逐步增加，而弯曲强度则会逐步提高。有些学者研究表明发现低熔点的成瓷助剂自身的添加量对陶瓷体的机械强度而言所带来的影响是非常明显的。而随着成瓷助剂的含量在不断增加，陶瓷体的机械强度也会随之提高[1]。

2 陶瓷化硅橡胶

在分析陶瓷化硅橡胶的复合材料研究过程中，应考虑到陶瓷化硅橡胶其中所涉及的硅橡胶是以Si-O键作为最主要的主力，而其在策略上则还有很多不同的高分子化合物，例如甲基、乙基、苯基等，本身具有非常高的键能以及离子化的倾向。为此，在分析硅橡胶时，应考虑到硅橡胶本身具有阻燃以及耐高温等性能。硅橡胶在高温下燃烧时，其中所含有的Si-O键就会逐步转化成为二氧化硅结构，具有连续抗氧化且绝缘的效果。为此，陶瓷化硅橡胶在使用时本身具有较高的氧指数以及非常优异的耐高温性能。然而在燃烧分解的过程中能发现大量的物质，在分解时主要是在侧链上形成有机基团，并且生成二氧化碳和水，本身并不会对我国的环境造成大量的污染。为此，研究陶瓷化高分子对社会发展以及生态环境的保护而言都带有一定的正面影响。在分析陶瓷化硅橡胶的硅橡胶以及低熔点玻璃粉体系时，应该考虑到随着玻璃粉的用量在不断增加，其中0份增加到30份。陶瓷体也逐步转化成为结构规整的陶瓷体。陶瓷体自身的线性收缩在不断增加，其弯曲强度也有着非常明显的提高。其中陶瓷的填料、云母和熔融玻璃粉会发生共晶反应，进而形成了石英和硅酸镁晶体。

3 结束语

综上所述，近几年我国有关陶瓷化高分子的研究速度越来越来越快，并且掌握了其研究的方向，开发更多不同种类的高分子材料作为陶瓷化高分子在使用时的基体，并且拓宽陶瓷化高分子在电力传输以及航天航空、建筑、电子电器等领域的应用，提高其应用的整体效果，不断探究在高温下，填料和基体在产生反应之后即得其所带来的反应物，进一步的分析陶瓷化高分子所含有的独特性能。