本發明涉及一種密封層的制備方法，特別涉及一種泡沫碳外表面密封層的制備方法。
背景技術：
目前，泡沫碳材料大都采用聚合物為原料，如酚醛樹脂、聚氨酯等熱固性或熱塑性樹脂，所制備的泡沫碳呈玻璃質結構，密度和導熱率很低，可以用作絕熱材料使用，大多利用其多孔性，用作沖擊能量的吸收、催化劑的載體、多孔電極以及氣體的過濾等。其中包括三聚氰胺泡棉碳化泡沫碳，這一類型泡沫碳為柔性泡沫碳材料，具有高回彈性，孔隙率高達99％以上，三維網狀結構形成大量中小孔結構，其孔徑一般為10～50μm，比表面積高。盡管碳化后體積收縮率高達90％，它的內部結構很好地繼承了三聚氰胺泡棉的三維網狀多孔結構，這也是由于三聚氰胺泡棉本身碳含量較低，根據三聚氰胺泡棉的化學式(C6N6H9O)計算得到含碳量僅39.8％。這種泡沫碳克服了泡沫碳脆性大的缺點，多孔結構呈開孔形式，孔徑均勻細小，孔壁結構呈現玻璃態碳結構，即非石墨化碳結構，其導熱系數較低，可以在1600℃下，真空或惰性氣氛中穩定存在，并且高溫下導熱系數依然可觀。當然，這種泡沫碳也由于其具有極高比表面積，也可以應用于氧氣催化還原、超級電容器載體等領域。
雖然該三聚氰胺泡棉碳化泡沫碳質量輕，密度低、隔熱性能好，但是為了進一步降低泡沫碳材料的導熱系數，需要使其內部達到真空狀態，這樣可以避免泡沫碳內部氣體熱傳導和熱對流，降低材料的導熱系數，同時還能有效防止高溫環境下有氧氣氛對碳材料的消耗。
申請號為201410743407.3的中國發明專利公開了一種耐高溫高強度SiC包覆碳泡沫復合隔熱材料及其制備方法，其特征在于該耐高溫高強度SiC包覆碳泡沫復合隔熱材料是一種由碳泡沫和碳化硅氣凝膠構成；其空氣氣氛中耐溫性在690～700℃，比純碳泡沫材料提高了約100℃，表觀密度在0.4～0.6g/cm3，抗壓強度在11～15MPa，室溫熱導率在0.4～0.6W/(m.K)。其制備方法是二氧化硅溶膠注入到碳泡沫材料的孔洞中，經過溶膠-凝膠、老化和干燥得到碳泡沫增強的氧化硅氣凝膠復合隔熱材料，然后在惰性氛圍保護下進行高溫熱處理，從而制備出一種耐高溫高強度SiC包覆碳泡沫復合隔熱材料。該發明具有用料簡單和工藝簡捷的優點，工藝過程操作簡單，容易實現規模生產。但是該制備方法得到的SiC包覆材料結構疏松，致密性差，對于碳泡沫在有氧環境中耐溫容限與力學性能提升有限。
申請號為201410391902.2的中國發明專利公開了一種填充SiO2氣凝膠的碳氣凝膠的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟：(1)碳氣凝膠的制備：以間苯二酚(R)和甲醛(F)為前驅體(摩爾比R∶F＝1∶2)，無水碳酸鈉為催化劑，碳泡沫骨架，制備以碳泡沫為基的碳氣凝膠。(2)碳氣凝膠表面酸處理：將H2O2∶NH3H2O∶H2O按照1∶1∶5的體積比例配成混合溶液，將上述碳氣凝膠浸入該混合溶液中，在90℃的水浴條件下保持1h。(3)SiO2前驅體溶液制備及碳氣凝膠浸入前驅體溶液老化、干燥得到填充二氧化硅氣凝膠的碳氣凝膠。該制備方法可靠，安全性能好，制得的復合氣凝膠既保持了氣凝膠的有益性能，又增強了氣凝膠的力學性能；復合凝膠表面疏水，不易吸收空氣中的水分，收縮性小。該專利提出了一種碳泡沫-氣凝膠復合結構的制備方法，可以有效降低復合材料的導熱系數，但是并沒有解決泡沫碳材料高溫有氧環境穩定性。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，旨在提供一種泡沫碳外表面密封層的制備方法，其特征在于，包括以下順序步驟：
(1)將泡沫碳浸入無水乙醇中，超聲振蕩清洗10～30min，取出后烘箱中100～120℃烘干備用；
(2)將SiO2、ZrO2、TiO2陶瓷粉末按照1∶(0.1～0.5)∶(0～0.5)的摩爾比球磨混合均勻，球磨轉速300～800r/min，球磨時間24～36h，得到混合粉末；
(3)將六水氯化鎂加入到步驟(2)得到的混合粉末中，六水氯化鎂∶混合粉末＝1∶(10～20)，按照質量比混合后，加入到有機溶劑中配成懸浮液，懸浮液中的固液濃度為2～10g/L，其中有機溶劑可以選擇無水乙醇和丙酮；
(4)將步驟(1)的泡沫碳作為負極，以石墨、鉑合金、不銹鋼、金屬鎳作為正極材料，在步驟(3)配好的懸浮液中在陰極泡沫碳外表面電泳沉積混合陶瓷粉末，電流密度為10～25mA/cm2，沉積時間為1～5min；
(5)將聚丙烯酸鈉溶液、無水乙醇、硅溶膠按照1∶(1～5)∶(10～20)的質量比混合后，室溫下磁力攪拌30～60min混合均勻得到混合膠液，其中聚丙烯酸鈉溶液濃度為5～20g/L；
(6)將步驟(5)得到混合膠液均勻地涂抹于步驟(4)中處理過的泡沫碳材料外表面，然后在真空環境下，以1～10℃/min升溫至200～300℃，保溫3～5h后隨爐冷卻至室溫；
(7)重復步驟(6)3～8次，即可在泡沫碳外表面得到均勻致密的密封層材料。
本發明具有的優點：1、密封層主要為氧化物組成，提高復合材料高溫抗氧化能力；2、復合材料內部達到真空，提高復合材料的高溫隔熱性能；3、制備溫度低，工藝簡捷，周期短。
附圖說明
圖1為泡沫碳外表面密封層的制備方法技術路線圖
具體實施方式
下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定。
實施例1
泡沫碳外表面摻雜TiO2密封層的制備方法：
(1)將泡沫碳浸入無水乙醇中，超聲振蕩清洗20min，取出后烘箱中110℃烘干備用；
(2)將SiO2、ZrO2、TiO2陶瓷粉末按照1∶0.5∶0.5的摩爾比球磨混合均勻，球磨轉速500r/min，球磨時間24h；
(3)將六水氯化鎂加入到步驟(2)得到的混合粉末中，六水氯化鎂∶混合粉末＝1∶10，按照質量比混合后，加入到有機溶劑中配成懸浮液，懸浮液中的固液濃度為5g/L，其中有機溶劑可以選擇無水乙醇和丙酮；
(4)將步驟(1)的泡沫碳作為負極，以石墨作為正極材料，在步驟(3)配好的懸浮液中在陰極泡沫碳外表面電泳沉積混合陶瓷粉末，電流密度為15mA/cm2，沉積時間為1min；
(5)將聚丙烯酸鈉溶液、無水乙醇、硅溶膠按照1∶3∶10的質量比混合后，室溫下磁力攪拌30min混合均勻得到混合膠液，其中聚丙烯酸鈉溶液濃度為10g/L；
(6)將步驟(5)得到混合膠液均勻地涂抹于步驟(4)中處理過的泡沫碳材料外表面，然后在真空環境下，以3℃/min升溫至280℃，保溫3h后隨爐冷卻至室溫；
(7)重復步驟(6)5次，即可在泡沫碳外表面得到均勻致密的密封層材料。
實施例2
泡沫碳外表面未摻雜TiO2密封層的制備方法：
(1)將泡沫碳浸入無水乙醇中，超聲振蕩清洗30min，取出后烘箱中100℃烘干備用；
(2)將SiO2、ZrO2、TiO2陶瓷粉末按照1∶0.5∶0的摩爾比球磨混合均勻，球磨轉速500r/min，球磨時間24h；
(3)將六水氯化鎂加入到步驟(2)得到的混合粉末中，六水氯化鎂∶混合粉末＝1∶10，按照質量比混合后，加入到有機溶劑中配成懸浮液，懸浮液中的固液濃度為5g/L，其中有機溶劑可以選擇無水乙醇和丙酮；
(4)將步驟(1)的泡沫碳作為負極，以石墨作為正極材料，在步驟(3)配好的懸浮液中在陰極泡沫碳外表面電泳沉積混合陶瓷粉末，電流密度為15mA/cm2，沉積時間為1min；
(5)將聚丙烯酸鈉溶液、無水乙醇、硅溶膠按照1∶3∶10的質量比混合后，室溫下磁力攪拌30min混合均勻得到混合膠液，其中聚丙烯酸鈉溶液濃度為10g/L；
(6)將步驟(5)得到混合膠液均勻地涂抹于步驟(4)中處理過的泡沫碳材料外表面，然后在真空環境下，以3℃/min升溫至280℃，保溫3h后隨爐冷卻至室溫；
(7)重復步驟(6)5次，即可在泡沫碳外表面得到均勻致密的密封層材料。
上述僅為本發明的兩個具體實施方式，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護的范圍的行為。但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何形式的簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。