[發(fā)明專利]一種含鈹聚碳硅烷陶瓷先驅(qū)體的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710788355.5
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107555997B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐云;黃小忠;王春齊;彭立華;范業(yè)成;李志;陳彥
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南澤睿新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/571
• 分類號: C04B35/571;C08G77/50;D01F9/10;C04B35/622
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

本發(fā)明涉及一種含鈹聚碳硅烷陶瓷先驅(qū)體的制備方法。本發(fā)明將含硅有機(jī)聚合物和鈹?shù)挠袡C(jī)金屬化合物一起加入反應(yīng)釜中，所述反應(yīng)釜包括有裂解裝置、冷凝器、回流裝置以及反應(yīng)室；在保護(hù)氣氛下，升溫至反應(yīng)室的溫度為A、裂解裝置的溫度為B；所述B的取值大于A的取值；反應(yīng)得到PBCS粗產(chǎn)品；所述B的取值大于A的取值，所述A的取值范圍為350?500℃、B的取值范圍為450?580℃，且B?A≥50℃；在設(shè)定溫度下反應(yīng)至少0.5h；然后得到成品。本發(fā)明制備工藝合理，所得產(chǎn)品性能優(yōu)良，便于大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含鈹聚碳硅烷陶瓷先驅(qū)體的制備方法。

背景技術(shù)

SiC陶瓷具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、抗腐蝕、抗氧化、低密度等優(yōu)異性能，強(qiáng)度可保持到1600℃，陶瓷抗氧化性能達(dá)1300-1700℃，從使用溫度和抗氧化等綜合性能來看，SiC陶瓷是用于超高溫工作部件的首選材料，在高新技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛的用途。

目前限制SiC陶瓷性能提高的最大問題是：高溫下β-SiC晶粒過分長大。為了解決這一問題，在制備SiC陶瓷先驅(qū)體過程中引入高熔點(diǎn)化合物或異質(zhì)元素，制備含異質(zhì)元素的SiC陶瓷，己成為當(dāng)今高性能SiC陶瓷材料發(fā)展的主流(黎陽，2012，化工新型材料)。如(Ishikawa，1998，Nature；Hiroyuki，1999，J.Mater.Sci)等文獻(xiàn)報道的含鋁碳化硅纖維和含鋯碳化硅纖維在惰性氣體中分別能耐2200和1773℃。

輕金屬鈹具有密度低、熔點(diǎn)高、彈性模量高、導(dǎo)熱性好、熱穩(wěn)定性好、抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭和原子能工業(yè)中，在SiC陶瓷纖維中摻雜鈹元素，有望獲得綜合性能更好、應(yīng)用領(lǐng)域更廣的碳化硅纖維。實(shí)踐證明目前已經(jīng)獲得了能耐1300℃高溫的含鈹SiC陶瓷纖維，綜合了鈹和碳化硅兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法是制備高性能含鈹SiC陶瓷纖維及其復(fù)合材料的最有效的方法，其中最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的技術(shù)是陶瓷先驅(qū)體-含鈹聚碳硅烷的合成。

目前在聚碳硅烷先驅(qū)體中引入鈹元素的方法還不多見，文獻(xiàn)CN101492285A、CN106278274A公開了一種在聚碳硅烷中摻雜鈹方法，即通過在有機(jī)溶劑或水中將高分子聚碳硅烷和小分子含鈹化合物混合，在一定條件下反應(yīng)得到含鈹?shù)木厶脊柰?，該工藝的主要問題于先于較高溫度下制備小分子，然后在比較低的溫度下，實(shí)現(xiàn)聚碳硅烷和小分子含鈹化合物的反應(yīng)。這樣操作的不利之處在于：成品的穩(wěn)定性有一般，同時其所得產(chǎn)品的性能也還存在一定的提升空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種工藝簡單、成本低廉的高性能含鈹聚碳硅烷陶瓷先驅(qū)體的制備方法。

本發(fā)明一種含鈹聚碳硅烷陶瓷先驅(qū)體的制備方法，包括下述步驟：

步驟一

將含硅有機(jī)聚合物和鈹?shù)挠袡C(jī)金屬化合物一起加入反應(yīng)釜中，所述反應(yīng)釜包括有裂解裝置、冷凝器、回流裝置以及反應(yīng)室；在保護(hù)氣氛下，升溫至反應(yīng)室的溫度為A、裂解裝置的溫度為B；所述B的取值大于A的取值，所述A的取值范圍為350-500℃、B的取值范圍為450-580℃，且B-A≥50℃；在設(shè)定溫度下反應(yīng)至少0.5h；得到PBCS粗產(chǎn)品；

步驟二

將步驟一所得PBCS粗產(chǎn)品溶于有機(jī)溶劑中，過濾，濾液在300-390℃進(jìn)行減壓蒸餾，冷卻后即得PBCS(含鈹?shù)腟iC陶瓷先驅(qū)體)；

本發(fā)明一種含鈹聚碳硅烷陶瓷先驅(qū)體的制備方法，步驟一中所述含硅有機(jī)聚合物為主鏈含硅的有機(jī)聚合物。