本發明屬于復合陶瓷材料領域，具體涉及一種柔性復合陶瓷材料及其制備方法。
背景技術：
陶瓷材料具有優異的耐磨性、杰出的耐熱性、良好的耐蝕性。除此之外，功能性陶瓷還具有良好的電性能、光性能、熱性能以及生物性能。陶瓷材料已經廣泛應用于建筑、軍事、交通、航空航天、汽車等通用領域。
傳統的陶瓷材料的制備是先將特定的陶瓷粉體塑型，然后放入高溫爐中進行燒結成型。然而，在制作期間不僅需要消耗大量的電能、熱能，而且存在著對燒結設備的要求較高，綜合投入較高等缺點。利用部分有機物改性陶瓷，不僅可以大大降低制作過程中使用的電、熱能，減少設備的綜合投入，還能賦予復合性陶瓷一些新性能特點。如傳統陶瓷的最大不足就是材料的脆性，但通過部分有機成分可以大大降低陶瓷材料的脆性，從而可以獲得結構性和功能性優良的柔性陶瓷材料。而柔性陶瓷材料相比于傳統的硬性陶瓷具有更為廣闊的應用前景。
技術實現要素：
本發明的目的，即在于提供一種柔性復合陶瓷材料，具有傳統陶瓷材料的耐磨性、耐蝕性、電性能，同時還具有優良的韌性、抗沖擊性，以及相較于同類其它有機樹脂改性的耐溫性能。其抗拉強度≥30N/mm2，彎曲強度≥10N/mm2，且在300℃下不黃變。產品可以廣泛地應用于3D電路、線圈防護、柔性基材等領域。另外，本發明還提供了一種柔性復合陶瓷材料的制備方法方法。
本發明是這樣實現的：
一種柔性復合陶瓷材料，包括下述組成材料：
10-50重量份的樹脂，
50-85重量份的陶瓷粉體，
0-10重量份的溶劑，
1-2重量份的固化劑，
1-3重量份的助劑，
其中：
所述樹脂為丙烯酸樹脂、環氧樹脂和有機硅樹脂中的一種或幾種，
所述陶瓷粉體的粒徑為1-10um，
所述溶劑為醇類、酯類、烷烴類、醚類、酮類和苯類中的一種或幾種，
所述固化劑為鉑系催化劑、胺類、苯胺類、多元醇類、酚類、酸酐類、過氧化物類和咪唑類中的一種或幾種，
所述助劑為分散劑、消泡劑和抑制劑中的一種或幾種。
優選地，所述丙烯酸樹脂為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸縮水甘油酯、α-氰基丙烯酸甲酯、α-氰基丙烯酸乙酯和α-氰基丙烯酸丁酯中的一種或幾種。
優選地，所述環氧樹脂為酚醛類改性環氧樹脂、有機硅改性環氧樹脂和脂肪酸甘油酯環氧樹脂中的一種或幾種。
優選地，所述有機硅樹脂為單組分縮合膠或雙組分加成膠。
優選地，所述陶瓷粉體為氧化物陶瓷粉體、氮化物陶瓷粉體、硼化物陶瓷粉體和碳化物陶瓷粉體中的一種或幾種。
優選地，所述氧化物陶瓷粉體為Al2O3，
所述氮化物陶瓷粉體為AlN、BN、Si3N4和ZrN中的一種或幾種，
所述碳化物陶瓷粉體為B4C、SiC、ZrC、TiC和WC中的一種或幾種，
所述硼化物陶瓷粉體為ZrB2和TiB2中的一種或兩種。
優選地，所述醇類溶劑為甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇和戊醇中的一種或幾種，
所述酯類溶劑為甲酸乙酯、乙酸乙酯、醋酸正丁酯和醋酸異丁酯中的一種或幾種，
所述烷烴類溶劑為正已烷、環已烷、正辛烷和異辛烷中的一種或幾種，
所述醚類溶劑包括，乙醚、四氫呋喃、苯乙醚、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚和丙二醇乙醚中的一種或幾種，
所述酮類溶劑為丙酮、環已酮和甲乙酮中的一種或幾種，
所述苯類溶劑為甲苯和二甲苯中的一種或兩種。
優選地，所述分散劑為有機硅系分散劑或聚多元醇，所述消泡劑為有機硅系消泡劑，所述抑制劑為炔醇類。
根據本發明的另一方面，一種制備上述的柔性復合陶瓷材料的方法，包括以下步驟：
S1：稱取樹脂和溶劑于球磨罐中，攪拌均勻；
S2：加入陶瓷粉體，攪拌均勻，得到漿液；
S3：將固化劑和助劑加入到漿液中，并將漿液轉移至球磨機中進行球磨；
S4：將球磨好的漿液進行過濾，得到磨好后的組分；
S5：將組分真空脫泡，后進行固化燒結，得到柔性復合陶瓷材料。
優選地，所述步驟S3中球磨機的轉速為300-500轉/分鐘，球磨時間為30-60分鐘；
所述步驟S4中過濾使用的紗網為300目；
所述步驟S5中的固化燒結溫度為150-160度，時間為4-8小時。
與現有技術相比，本發明的柔性復合陶瓷材料具有傳統陶瓷材料的耐磨性、耐蝕性、電性能，同時還具有優良的韌性、抗沖擊性，以及相較于同類其它有機樹脂改性的耐溫性能。其抗拉強度≥30N/mm2，彎曲強度≥10N/mm2，且在300℃下不黃變。產品可以廣泛地應用于3D電路、線圈防護、柔性基材等領域。
具體實施方式
以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
實施例1
柔性復合陶瓷材料，包括下述組成材料：
20重量份的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯，
75重量份粒徑D50為1-5um的Al2O3陶瓷粉體，
2重量份的乙醇，2.5重量份的環已烷，
1重量份的異丙苯過氧化氫，
2重量份的聚乙二醇600分散劑。
按下述方法進行制備：
S1：稱取20重量份的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、2重量份的乙醇和2.5重量份的環已烷于球磨罐中，機械攪拌均勻；
S2：加入75重量份、粒徑D50為1-5um的Al2O3陶瓷粉體，機械攪拌均勻，得到漿液；
S3：將1重量份的異丙苯過氧化氫和2重量份的聚乙二醇600加入到漿液中，攪拌均勻后，將漿液轉移至球磨機中進行球磨，設定轉速300rpm，時間為30分鐘；
S4：使用300目紗網對球磨好的漿液進行過濾，得到磨好后的組分，并裝入單口瓶中充氮密封保存；
S5：將組分真空脫泡，后放入烘箱中并于150℃溫度下固化燒結6小時，得到柔性復合陶瓷材料。
所得柔性復合陶瓷材料的抗拉強度35N/mm2，彎曲強度30N/mm2，其耐溫可達250℃不黃變。
實施例2
柔性復合陶瓷材料，包括A和B兩種組分，其中：
A組分包括下述組成材料：
10重量份的乙烯基質量分數為5.4％的甲基有機硅樹脂，
80重量份粒徑D50為5um的Al2O3陶瓷粉體，
5重量份的環已烷，
2重量份的Karstedt′s固化劑，
2重量份的有機硅分散劑，
2重量份的有機硅消泡劑。
B組分包括下述組成材料：
10重量份的氫基質量分數為0.05％的甲基有機硅樹脂，
80重量份粒徑D50為5um的Al2O3陶瓷粉體，
5重量份的環已烷，
1重量份的3，5-二甲基-1-己炔-3-醇，
2重量份的有機硅分散劑，
2重量份的有機硅消泡劑。
按下述方法進行制備：
S1：分別稱量10重量份乙烯基質量分數為5.4％和10重量份氫基質量分數為0.05％的甲基有機硅樹脂于不同球磨罐中，分別加入5份環已烷溶劑，機械攪拌均勻；
S2：分別加入D50粒徑為5μm的氧化鋁陶瓷粉體80重量份，機械攪拌均勻，得到漿液；
S3：分別將2重量份有機硅消泡劑和2重量份有機硅分散劑加入到漿液中，并在A組分中添入2重量份的Karstedt′s固化劑，而在B組分中加入1重量份3，5-二甲基-1-己炔-3-醇抑制劑，攪拌均勻后，將漿液轉移至球磨機中進行球磨，設定轉速300rpm，時間為30分鐘；
S4：使用300目紗網分別對球磨好的漿液進行過濾，得到磨好后的A組分和B組分，并分別裝入單口瓶中充氮密封保存；
S5：將A、B組分以重量份比為1:4進行混合后，將組分真空脫泡，后放入烘箱中并于150℃溫度下固化燒結6小時，得到柔性復合陶瓷材料。
所得柔性復合陶瓷材料的抗拉強度30N/mm2，彎曲強度20N/mm2，其耐溫可達300℃不黃變。
實施例3
柔性復合陶瓷材料，包括下述組成材料：
20重量份的有機硅改性環氧樹脂，
75重量份粒徑D50為5um的Al2O3陶瓷粉體，
2重量份的丙酮，
2重量份的間苯二胺，
1重量份的有機硅消泡劑。
按下述方法進行制備：
S1：稱取20重量份的有機硅改性環氧樹脂、2重量份的丙酮于球磨罐中，機械攪拌均勻；
S2：加入75重量份、粒徑D50為5um的Al2O3陶瓷粉體，機械攪拌均勻，得到漿液；
S3：將2重量份的間苯二胺和1重量份的有機硅消泡劑加入到漿液中，攪拌均勻后，將漿液轉移至球磨機中進行球磨，設定轉速300rpm，時間為60分鐘；
S4：使用300目紗網對球磨好的漿液進行過濾，得到磨好后的組分，并裝入單口瓶中充氮密封保存；
S5：將組分真空脫泡，后放入烘箱中并于150℃溫度下固化燒結6小時，得到柔性復合陶瓷材料。
所得柔性復合陶瓷材料的抗拉強度50N/mm2，彎曲強度35N/mm2，其耐溫可達280℃不黃變。
實施例4
20重量份的有機硅改性環氧樹脂，
75重量份粒徑D50為5um的氮化鋁陶瓷粉體，
2重量份的丙酮，
2重量份的間苯二胺，
1重量份的有機硅消泡劑。
按下述方法進行制備：
S1：稱取20重量份的有機硅改性環氧樹脂、2重量份的丙酮于球磨罐中，機械攪拌均勻；
S2：加入75重量份、粒徑D50為5um的氮化鋁陶瓷粉體，機械攪拌均勻，得到漿液；
S3：將2重量份的間苯二胺和1重量份的有機硅消泡劑加入到漿液中，攪拌均勻后，將漿液轉移至球磨機中進行球磨，設定轉速300rpm，時間為60分鐘；
S4：使用300目紗網對球磨好的漿液進行過濾，得到磨好后的組分，并裝入單口瓶中充氮密封保存；
S5：將組分真空脫泡，后放入烘箱中并于150℃溫度下固化燒結6小時，得到柔性復合陶瓷材料。
所得柔性復合陶瓷材料的抗拉強度50N/mm2，彎曲強度35N/mm2，其耐溫可達280℃不黃變。
實施例5
15重量份的有機硅改性環氧樹脂，
80重量份粒徑D50為5um的氮化硼陶瓷粉體，
2重量份的丙酮，
2重量份的間苯二胺，
1重量份的有機硅消泡劑。
按下述方法進行制備：
S1：稱取15重量份的有機硅改性環氧樹脂、2重量份的丙酮于球磨罐中，機械攪拌均勻；
S2：加入80重量份、粒徑D50為5um的氮化硼陶瓷粉體，機械攪拌均勻，得到漿液；
S3：將2重量份的間苯二胺和1重量份的有機硅消泡劑加入到漿液中，攪拌均勻后，將漿液轉移至球磨機中進行球磨，設定轉速300rpm，時間為60分鐘；
S4：使用300目紗網對球磨好的漿液進行過濾，得到磨好后的組分，并裝入單口瓶中充氮密封保存；
S5：將組分真空脫泡，后放入烘箱中并于150℃溫度下固化燒結6小時，得到柔性復合陶瓷材料。
所得柔性復合陶瓷材料的抗拉強度60N/mm2，彎曲強度80N/mm2，其耐溫可達300℃不黃變。
與現有技術相比，本發明的柔性復合陶瓷材料具有傳統陶瓷材料的耐磨性、耐蝕性、電性能，同時還具有優良的韌性、抗沖擊性，以及相較于同類其它有機樹脂改性的耐溫性能。其抗拉強度≥30N/mm2，彎曲強度≥10N/mm2，且在300℃下不黃變。產品可以廣泛地應用于3D電路、線圈防護、柔性基材等領域。
最后應說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或全部技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。