CN112961647A - 一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂及其制备方法和使用方法，在聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂中，以聚硼硅氮烷树脂为基体，同时引入多种耐高温填料，通过对各组分的预处理及混合过程，得到室温～1800℃均具有较高的粘接强度的胶粘剂，在1800℃粘接强度达到3MPa以上，在空气和真空环境下耐长时高温性能优异，具有良好的耐烧蚀性能，可以用于高强石墨、致密碳化硅陶瓷、致密氮化硅陶瓷、多孔氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、碳纤维增强聚酰亚胺复合材料、GH4169高温合金、4J32低膨胀合金等多种金属、非金属材料的粘接。

Description

一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于耐高温胶粘剂技术领域，特别涉及一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂及其制备方法和使用方法。
背景技术
高超声速飞行器在飞行过程中，由于气动载荷的作用，飞行器的表面会出现很大的温升，飞行器前缘部位温度可达2000℃以上，大面积机身的温度可达1500℃以上。由于各种热防护材料和结构材料间的线膨胀系数差异，飞行器各种模块的热防护装配需要考虑采用密封粘接方式进行。随着航天技术的飞速发展，对耐高温胶黏剂材料在极端环境下的耐高温性能、工艺性、高温使用时长等方面也不断提出更高的要求。
目前，高温组件装配主要采用改性酚醛耐高温胶粘剂和陶瓷前驱体耐高温胶粘剂。其中，改性酚醛耐高温胶粘剂热匹配性能优异，在真空或无氧环境中粘接强度较高，但是在有氧环境下，其抗氧化性能较差，极易影响其1000℃以上的粘接性能，导致粘接失效，且耐烧蚀性能不理想；而陶瓷前驱体胶粘剂通常在高温固化后，高温粘接强度一般，仍需要经历长时高温处理才能提高粘接强度，固化和裂解产物体积收缩剧烈，易产生缺陷，无法满足未来武器装备耐高温装配粘接需要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂及其制备方法和使用方法，以聚硼硅氮烷树脂为基体，同时引入多种耐高温填料，经过预处理、混合制备得到适用于陶瓷、碳基复合材料等超高温材料的耐高温(耐1800℃)胶粘剂。
为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分的质量比为1:1～3；
所述A组分包括如下质量百分比的组分：
聚硼硅氮烷树脂 98％～100％；
固化剂 0％～2％；
所述B组分包括如下质量百分比的组分：
耐高温填料 80％～100％；
增韧剂 0％～10％；
碳基填料 0％～10％；
所述耐高温填料为氧化硼、氮化硼、碳化硼、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化锆、硼化锆、碳化锆或氧化钇中的一种或一种以上组合，粒径≤20μm，纯度≥99％。
进一步的，聚硼硅氮烷树脂25℃时的黏度为500～4000mPa•s。
进一步的，耐高温填料为氧化硼、氮化硼、碳化硼、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化锆、硼化锆、碳化锆或氧化钇中的四种或四种以上组合。
进一步的，固化剂为过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰中的一种或一种以上组合。
进一步的，A组分包括如下质量百分比的组分：
聚硼硅氮烷树脂 98％～99％；
固化剂 1％～2％；
所述B组分包括如下质量百分比的组分：
耐高温填料 89％～94％；
增韧剂 3％～6％；
碳基填料 1％～5％。
进一步的，增韧剂为氮化硼晶须、碳化硅晶须、氧化铝晶须或氧化铝短切纤维中的一种或一种以上组合。
进一步的，碳基填料为石墨烯纳米片层、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨粉或短切碳纤维碳材料中的一种或一种以上组合，所述碳基填料的尺寸≤20μm。
上述一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将固化剂预处理后与聚硼硅氮烷树脂混合，得到A组分；
(2)将耐高温填料、增韧剂和碳基填料分别进行预处理后，混合得到B组分；
所述步骤(1)中，固化剂的预处理过程包括研磨和筛分；所述步骤(2)中，耐高温填料和碳基填料的预处理过程包括研磨和干燥，所述增韧剂的预处理过程包括研磨和筛分。
进一步的，所述固化剂研磨的方法为100～250rpm转速下球磨研磨1～4h或研钵研磨10min～1h；所述高温填料和碳基填料的研磨方法为100～250rpm转速下球磨研磨1～4h；所述增韧剂的研磨方法为100～250rpm转速下球磨研磨10min～1h；
所述固化剂和增韧剂的筛分采用振动筛或分样筛；固化剂和增韧剂预处理后的粒径＜400目；
所述耐高温填料和碳基填料的干燥方法为在100～200℃的烘箱中干燥1～5h。
进一步的，所述步骤(1)中，固化剂与聚硼硅氮烷树脂混合的方法为利用高速分散机，常温混合1～3h；所述步骤(2)中，耐高温填料、增韧剂和碳基填料混合的方法为利用高速分散机或V型混合器，常温混合30min～2h。
上述一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将A组分与B组分混合后涂覆在待粘结材料表面；
(2)将待粘结材料表面对接后进行固化，得到胶粘剂固化物。
进一步的，所述步骤(1)中，A组分与B组分混合时的质量比为1:1～3；所述步骤(2)中，固化的条件为60～90℃固化1～2h后，再150～180℃固化2～5h。
进一步的，所述步骤(1)和(2)中，待粘结材料包括增强C/C复合材料、SiC/C复合材料、石英纤维增强石英、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、石墨或合金材料。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，A组分中以聚硼硅氮烷树脂为基体，其与耐高温陶瓷、陶瓷基复合材料、碳基复合材料粘接界面匹配良好，且高温下固化产率高，稳定性好；B组分中引入多种耐高温填料，保证了胶粘剂固化物的超高温产率；同时调整了A组分和B组分中所含各助剂和填料的配比，得到室温～1800℃均具有较高的粘接强度的胶粘剂，在1800℃粘接强度达到3MPa以上，在空气和真空环境下耐长时高温性能优异，具有良好的耐烧蚀性能；
(2)本发明一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，引入晶须或纤维作为增韧剂，形成晶须或纤维的搭接结构，提高胶粘剂的韧性和耐高温性能。
(3)本发明一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的制备方法，针对胶粘剂固化物及胶粘剂固化物高温裂解产物易生成裂纹和孔洞的问题，设计了各组分的预处理工艺，一方面通过研磨减小粒径，提高球形度，进一步提高堆积密度，另一方面通过干燥减少体系中的水分等其他溶剂造成的气孔缺陷，使胶粘剂固化产物具有良好稳定的性能，制备过程及所需试验设备简单，适用性广；
(4)本发明一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的使用方法，对A组分与B组分混合后进行固化可完成待粘结材料的胶粘，可以用于高强石墨、致密碳化硅陶瓷、致密氮化硅陶瓷、多孔氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、碳纤维增强聚酰亚胺复合材料、GH4169高温合金、4J32低膨胀合金等多种金属、非金属材料的粘接。
附图说明
图1为本发明实施例1不同温度测试的粘接强度；
图2为本发明实施例1的热失重曲线；
图3为本发明实施例2的热失重曲线；
图4为本发明实施例3的热失重曲线。
具体实施方式
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
本发明一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，采用了聚硼硅氮烷树脂，其与耐高温陶瓷、陶瓷基复合材料、碳基复合材料粘接界面匹配良好，并且1000℃以上固化产物产率高，其固化产物在1500℃的有氧环境可稳定存在；设计上采用硅树脂的交联剂，提高反应体系的活性，降低了固化反应温度，满足大型组件施工装配条件的要求(即超大型高温设备的常用施工温度≤200℃)；针对超高温缝隙密封的需求，设计了硼化锆、氧化铝、碳化硼等多种耐高温填料，保证胶粘剂固化物的超高温产率，同时耐高温填料、碳基填料为活性反应填料，在氮气和有氧环境下，又可以与高温环境下聚硼硅氮烷树脂固化产物的裂解产物发生反应，进一步提高胶粘剂固化物产率；针对胶粘剂固化物及高温裂解产物易生成裂纹和孔洞的问题，设计了耐高温填料等组分的预处理工艺，一方面减小粒径，提高球形度，进一步提高堆积密度，另一方面减少体系中的水分等其他溶剂造成的气孔缺陷，此外，还设计加入了增韧剂，形成晶须或纤维的搭接结构，提高体系的韧性和耐高温性能。
兼顾以上各方面内容，通过多轮次试验验证，确定了一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂各组分的最终配比，见表1。
表1一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂基础配方
Figure BDA0002941642410000061
按照表1所示配方制备的胶粘剂进行高强石墨、致密碳化硅陶瓷、致密氮化硅陶瓷、多孔氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、碳纤维增强聚酰亚胺复合材料、GH4169高温合金、4J32低膨胀合金的粘接性能测试，完全固化后粘接强度测试结果如表2所示。其与多种金属、非金属材料表面均有良好的粘接性能。
表2不同粘接界面的粘接性能测试结果
Figure BDA0002941642410000062
实施例1
按照表3所述配方制备胶粘剂：
表3实施例1一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的配方
Figure BDA0002941642410000071
按表3中的配比要求，由以下步骤制备聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂：
(1)将过氧化二异丙苯加入球磨机中，用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨预处理1～4h，或者用研钵进行研磨处理10min～1h，之后用振动筛或分样筛进行筛分处理，取粒径＜400目的过氧化二异丙苯，得到所述的预处理的过氧化二异丙苯；
将聚硼硅氮烷树脂、预处理的过氧化二异丙苯加入高速分散机中，常温混合1～3h，混合完毕后，得到A组分，高速分散机的转速为600～2000rpm。
(2)将耐高温填料混合，用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理1～4h，再100～200℃的烘箱中干燥1～5h，之后随炉冷却至室温，得到所述的预处理的耐高温填料；
将碳化硅晶须用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理10min～1h，用振动筛或分样筛进行筛分处理，取长度＜400目的碳化硅晶须，得到所述的预处理的碳化硅晶须；
将石墨粉用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理1～4h，再100～200℃的烘箱中干燥1～5h，之后随炉冷却至室温，得到所述的预处理的石墨粉；
将预处理的耐高温填料、预处理的碳化硅晶须、预处理的石墨粉混合，加入高速分散机中，常温混合30min～2h，密封保存得到B组分。
所得聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂外观为灰黑色。
一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的使用方法，步骤如下：
(1)将A组分与B组分混合均匀后涂覆在待粘结材料表面；
(2)将待粘结材料表面对接后进行固化：在80℃固化1h，之后升温至170℃固化2h，随炉降温，得到胶粘剂的固化物。
对固化完全的胶粘剂固化物测试空气和氮气环境的热失重曲线，如图2所示。
氮气环境下：200℃热失重为0.60％，400℃热失重为0.60％，600℃的热失重为1.43％，800℃热失重为3.23％，1000℃热失重为3.26％，1200℃热失重为2.91％。
空气环境下，200℃热失重为0.90％，400℃热失重为1.08％，600℃的热失重为3.33％，800℃热失重为2.84％，1000℃热失重为0.18％，1200℃热增重为1.40％。
试验结果证明，该胶粘剂固化物在室温～1200℃均具有良好的热稳定性。
按照表3所示配方制备的胶粘剂进行高强石墨、多孔氮化硅的室温～1800℃的粘接性能测试，完全固化后强度测试结果如图1和表4所示。
表4实施例1所得胶粘剂在室温～1800℃的粘接性能
Figure BDA0002941642410000081
Figure BDA0002941642410000091
试验结果表明：针对高强石墨，该胶粘剂在室温～1800℃均具有良好的粘接性能；针对多孔氮化硅，该胶粘剂在室温～1400℃(由于粘接基材的耐温性能制约)均具有良好的粘接性能。
实施例2
按照表5所述配方制备胶粘剂：
表5实施例2一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的配方
Figure BDA0002941642410000092
Figure BDA0002941642410000101
按表5中的配比要求，由以下步骤制备聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂：
(1)将过氧化二苯甲酰加入球磨机中，用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨预处理1～4h，或者用研钵进行研磨处理10min～1h，之后用振动筛或分样筛进行筛分处理，取粒径＜400目的过氧化二苯甲酰，得到预处理的过氧化二苯甲酰；
将聚硼硅氮烷树脂、预处理的过氧化二苯甲酰加入高速分散机中，常温混合1～3h，混合完毕后，得到A组分。
(2)将耐高温填料混合，用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理1～4h，在100～200℃的烘箱中干燥1～5h，之后随炉冷却至室温，得到预处理的耐高温填料；
将碳化硅晶须用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理10min～1h，用振动筛或分样筛进行筛分处理，取长度＜400目的碳化硅晶须，得到预处理的碳化硅晶须。
将石墨粉用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理1～4h，再在100～200℃的烘箱中干燥1～5h，之后随炉冷却至室温，得到预处理的石墨粉；
将预处理的耐高温填料、预处理的碳化硅晶须、预处理的石墨粉混合，加入高速分散机中，常温混合30min～2h，密封保存得到B组分。
所得聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂外观为黑色。
一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的使用方法，步骤如下：
(1)将A组分与B组分混合均匀后涂覆在待粘结材料表面；
(2)将待粘结材料表面对接后进行固化：在80℃固化1h，之后升温至150℃固化2h，随炉降温，得到胶粘剂的固化物。
对固化完全的胶粘剂固化物测试空气和氮气环境的热失重曲线，如图3所示。
氮气环境下：200℃热失重为0.95％，400℃热失重为1.56％，600℃的热失重为3.45％，800℃热失重为6.70％，1000℃热失重为7.22％，1200℃热失重为7.61％。
空气环境下，200℃热失重为0.71％，400℃热失重为0.79％，600℃的热失重为4.14％，800℃热失重为2.91％，1000℃热增重为0.2％，1200℃热增重为2.80％。
试验结果证明，该胶粘剂固化物在室温～1200℃均具有良好的热稳定性。
按照表5所示配方制备的胶粘剂进行高强石墨、多孔氮化硅的室温～1800℃的粘接性能测试，完全固化后强度测试结果如表6所示。
表6实施例2所得胶粘剂在室温～1800℃的粘接性能
Figure BDA0002941642410000111
试验结果表明：针对高强石墨，该胶粘剂在室温～1800℃均具有良好的粘接性能；针对多孔氮化硅，该胶粘剂在室温～1400℃(由于粘接基材的耐温性能制约)均具有良好的粘接性能。
实施例3
按照表7所述配方制备胶粘剂：
表7实施例3一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的配方
Figure BDA0002941642410000112
Figure BDA0002941642410000121
按表7中的配比要求，由以下步骤制备聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂：
(1)将过氧化二苯甲酰加入球磨机中，用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨预处理1～4h，或者用研钵进行研磨处理10min～1h，之后用振动筛或分样筛进行筛分处理，取粒径＜400目的过氧化二苯甲酰，得到预处理的过氧化二苯甲酰；
将聚硼硅氮烷树脂、预处理的过氧化二苯甲酰加入高速分散机中，常温混合1～3h，混合完毕后，得到A组分。
(2)将耐高温填料混合，用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理1～4h，在100～200℃的烘箱中干燥1～5h，之后随炉冷却至室温，得到预处理的耐高温填料。
将氧化铝短切纤维，用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理10min～1h，用振动筛或分样筛进行筛分处理，取长度＜400目的氧化铝短切纤维，得到预处理的氧化铝短切纤维。
将短切碳纤维用球磨机在100～250rpm的转速下进行球磨混合预处理1～4h，再在100～200℃的烘箱中干燥1～5h，之后随炉冷却至室温，得到预处理的短切碳纤维。
所述的预处理的耐高温填料、预处理的氧化铝短切纤维、预处理的短切碳纤维混合，加入高速分散机中，常温混合30min～2h，密封保存得到B组分。
所得聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂外观为黑色。
一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的使用方法，步骤如下：
(1)将A组分与B组分混合均匀后涂覆在待粘结材料表面；
(2)将待粘结材料表面对接后进行固化：在90℃固化1h，之后升温至150℃固化2h，随炉降温，得到胶粘剂的固化物。
对固化完全的胶粘剂固化物测试空气和氮气环境的热失重曲线，如图4所示。
氮气环境下：200℃热失重为0.90％，400℃热失重为1.35％，600℃的热失重为3.14％，800℃热失重为6.86％，1000℃热失重为7.39％，1200℃热失重为7.85％。
空气环境下，200℃热失重为0.61％，400℃热失重为0.50％，600℃的热失重为3.84％，800℃热失重为2.67％，1000℃热增重为0.3％，1200℃热增重为3.00％。
试验结果证明，该胶粘剂固化物在室温～1200℃均具有良好的热稳定性。
按照表7所示配方制备的胶粘剂进行高强石墨、多孔氮化硅的室温～1800℃的粘接性能测试，完全固化后强度测试结果如表8所示。
表8实施例3所得胶粘剂在室温～1800℃的粘接性能
Figure BDA0002941642410000131
Figure BDA0002941642410000141
试验结果表明：针对高强石墨，该胶粘剂在室温～1800℃均具有良好的粘接性能；针对多孔氮化硅，该胶粘剂在室温～1400℃(由于粘接基材的耐温性能制约)均具有良好的粘接性能。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分和B组分的质量比为1:1～3；
所述A组分包括如下质量百分比的组分：
聚硼硅氮烷树脂 98％～100％；
固化剂 0％～2％；
所述B组分包括如下质量百分比的组分：
耐高温填料 80％～100％；
增韧剂 0％～10％；
碳基填料 0％～10％；
所述耐高温填料为氧化硼、氮化硼、碳化硼、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化锆、硼化锆、碳化锆或氧化钇中的一种或一种以上组合，粒径≤20μm，纯度≥99％。
2.根据权利要求1所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，其特征在于，所述聚硼硅氮烷树脂25℃时的黏度为500～4000mPa〃s。
3.根据权利要求1所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，其特征在于，所述耐高温填料为氧化硼、氮化硼、碳化硼、氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氮化硅、氧化锆、硼化锆、碳化锆或氧化钇中的四种或四种以上组合。
4.根据权利要求1所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，其特征在于，所述固化剂为过氧化二异丙苯、偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰中的一种或一种以上组合。
5.根据权利要求1所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，其特征在于，所述A组分包括如下质量百分比的组分：
聚硼硅氮烷树脂 98％～99％；
固化剂 1％～2％；
所述B组分包括如下质量百分比的组分：
耐高温填料 89％～94％；
增韧剂 3％～6％；
碳基填料 1％～5％。
6.根据权利要求1所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，其特征在于，所述增韧剂为氮化硼晶须、碳化硅晶须、氧化铝晶须或氧化铝短切纤维中的一种或一种以上组合。
7.根据权利要求1所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂，其特征在于，所述碳基填料为石墨烯纳米片层、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨粉或短切碳纤维碳材料中的一种或一种以上组合，所述碳基填料的尺寸≤20μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将固化剂预处理后与聚硼硅氮烷树脂混合，得到A组分；
(2)将耐高温填料、增韧剂和碳基填料分别进行预处理后，混合得到B组分；
所述步骤(1)中，固化剂的预处理过程包括研磨和筛分；所述步骤(2)中，耐高温填料和碳基填料的预处理过程包括研磨和干燥，所述增韧剂的预处理过程包括研磨和筛分。
9.根据权利要求8所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述固化剂研磨的方法为100～250rpm转速下球磨研磨1～4h或研钵研磨10min～1h；所述高温填料和碳基填料的研磨方法为100～250rpm转速下球磨研磨1～4h；所述增韧剂的研磨方法为100～250rpm转速下球磨研磨10min～1h；
所述固化剂和增韧剂的筛分采用振动筛或分样筛；固化剂和增韧剂预处理后的粒径＜400目；
所述耐高温填料和碳基填料的干燥方法为在100～200℃的烘箱中干燥1～5h。
10.根据权利要求8所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，固化剂与聚硼硅氮烷树脂混合的方法为利用高速分散机，常温混合1～3h；所述步骤(2)中，耐高温填料、增韧剂和碳基填料混合的方法为利用高速分散机或V型混合器，常温混合30min～2h。
11.根据权利要求1-7任一项所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将A组分与B组分混合后涂覆在待粘结材料表面；
(2)将待粘结材料表面对接后进行固化，得到胶粘剂固化物。
12.根据权利要求11所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的使用方法，其特征在于，所述步骤(1)中，A组分与B组分混合时的质量比为1:1～3；所述步骤(2)中，固化的条件为60～90℃固化1～2h后，再150～180℃固化2～5h。
13.根据权利要求11所述的一种聚硼硅氮烷耐高温胶粘剂的使用方法，其特征在于，所述步骤(1)和(2)中，待粘结材料包括增强C/C复合材料、SiC/C复合材料、石英纤维增强石英、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、石墨或合金材料。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113666755A (zh) * 2021-07-14 2021-11-19 山东格瑞兰德添加剂有限公司 有机陶瓷烧制粘结剂及其制备方法
CN115160004A (zh) * 2022-05-30 2022-10-11 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种自增韧纤维结构陶瓷的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8409491B1 (en) * 2007-09-28 2013-04-02 The United States of America as represented by the Administrator of the National Aeronautics & Space Administration (NASA) In-situ formation of reinforcement phases in ultra high temperature ceramic composites
CN103243548A (zh) * 2013-05-22 2013-08-14 东华大学 一种耐高温SiBN（C）碳纤维涂层的制备方法
CN105112010A (zh) * 2015-09-15 2015-12-02 中国科学院化学研究所 基于硅氮烷及其改性聚合物室温固化粘结剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8409491B1 (en) * 2007-09-28 2013-04-02 The United States of America as represented by the Administrator of the National Aeronautics & Space Administration (NASA) In-situ formation of reinforcement phases in ultra high temperature ceramic composites
CN103243548A (zh) * 2013-05-22 2013-08-14 东华大学 一种耐高温SiBN（C）碳纤维涂层的制备方法
CN105112010A (zh) * 2015-09-15 2015-12-02 中国科学院化学研究所 基于硅氮烷及其改性聚合物室温固化粘结剂及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘万辉: "《复合材料 第2版》", 31 March 2017, 哈尔滨工业大学出版社 *
罗永明等: "基于含硼聚硅氮烷的耐高温胶粘剂制备及其性能研究", 《有机硅材料》 *
陈朝辉等: "《先驱体结构陶瓷》", 30 September 2003, 国防科技大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113666755A (zh) * 2021-07-14 2021-11-19 山东格瑞兰德添加剂有限公司 有机陶瓷烧制粘结剂及其制备方法
CN115160004A (zh) * 2022-05-30 2022-10-11 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种自增韧纤维结构陶瓷的制备方法

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