[發明專利]基于環糊精包結物的超分子陶瓷前驅體及其制備方法

有效

• 申請號: 201910174837.0
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN110028323B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 馬小民;王慧;崔吟雪;張德育;李富萍
• 申請（專利權）人: 國裝新材料技術（江蘇）有限公司
• 主分類號: C04B35/571
• 分類號: C04B35/571;C04B35/56
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 李偉波;韓德凱

本公開提供了一種基于環糊精包結物的超分子陶瓷前驅體及其制備方法。本公開提供的基于環糊精包結物的超分子陶瓷前驅體根據下述的制備方法制備得到：將元素高分子溶解在溶劑中，配制成元素高分子溶液；將環糊精溶解在溶劑中，配制成環糊精溶液；將元素高分子溶液和環糊精溶液按一定比例混合，攪拌均勻，形成包結物沉淀；以及將包結物沉淀進行分離、干燥，獲得基于環糊精包結物的超分子陶瓷前驅體。

技術領域

本公開涉及一種基于環糊精包結物的超分子陶瓷前驅體及其制備方法。

背景技術

陶瓷是指用天然或合成化合物經過成形、高溫燒結等過程制成的一類無機非金屬材料，具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優點，可用作發動機在內的各種熱機材料、電池發電部件材料、核聚變反應堆護壁材料、無公害的外燃式發動機材料等，與高性能分子材料、新金屬材料、復合材料并列為四大新材料。

除此之外，陶瓷材料還具有獨特的力學、熱學、電學、化學和光學特性。作為結構陶瓷的典型代表材料，基于氧化鋁、氮化硅、碳化硅的陶瓷具有優異的耐高溫性，被廣泛應用于火箭尾噴管噴嘴、熱電偶套管、爐管等高溫下工作的部件、高溫下的熱交換器材料、以及高硬度和耐磨性的砂輪和磨料等。為了進一步實現對結構陶瓷性能的調控和優化，研究人員做了大量陶瓷結構與性能之間的關系研究，得出內部微結構(微晶晶面作用，多孔多相分布情況)與力學性能的關系，陶瓷材料性能(如光，電，熱，磁)與成形的關系，以及其與粒度分布、膠著界面的關系也得到發展。然而，由于陶瓷前驅體種類單一，燒結過程交聯化呈三維無序化，制備的陶瓷微觀形貌不可控，且通常呈各向同性的特性，而因為無法實現微觀形貌的調控，如規整的取向結構，從而無法實現陶瓷具有各向異性的力學性能、導熱性能或電導性等。而陶瓷的各向異性，如在陶瓷徑向和縱向表現出截然不同的熱導率，則可望實現陶瓷的定向導熱(散熱)，同時又能避免另一垂直方向的熱量散失。另一方面，陶瓷前驅體的匱乏嚴重阻礙了對陶瓷結構的設計和性能調控研究。如果能像有機高分子那樣具有無數種類的可能，則能實現材料性能的設計和調控。

另一方面，基于環糊精的超分子體系是近年來發展起來的一種典型的超分子體系，具有刺激響應、結構可逆等獨特性能。而環糊精自身作為超分子主體分子，可以與多種小分子、高分子作用形成包結物，提高目前分子的穩定性和持久性，因而被廣泛應用于醫藥、生物、食品、化妝等領域。將環糊精超分子體系引入到陶瓷前驅體中，有望依靠環糊精的自組裝功能，實現陶瓷前驅體的有序排列(取向)，并抑制線形前驅體側鏈之間的副反應，從而實現陶瓷結構的精確調控和性能設計，例如出現具有聚合物材料一樣的柔韌性同時維持陶瓷的高強度。

發明內容

為了解決至少一個上述技術問題，本公開提供了一種基于環糊精包結物的超分子陶瓷前驅體及其制備方法。

根據本公開的一個方面，一種基于環糊精包結物的超分子陶瓷前驅體的制備方法，其包括將元素高分子溶解在溶劑中，配制成元素高分子溶液；將環糊精溶解在溶劑中，配制成環糊精溶液；將元素高分子溶液和環糊精溶液按比例混合，攪拌均勻，形成包結物沉淀；以及將包結物沉淀進行分離、干燥，獲得基于環糊精包結物的超分子陶瓷前驅體。

根據本公開的至少一個實施方式，元素高分子包括聚硅碳烷、聚硅碳硼烷、聚硅碳氮烷、聚硅氮烷、聚硅硼氮烷、含金屬聚硅碳烷的任意一種、任意兩種或兩種以上的混合物。

根據本公開的至少一個實施方式，環糊精包括α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精或其衍生物。

根據本公開的至少一個實施方式，溶劑包括烷烴、烯烴、芳香族有機溶劑、雜環有機分子、二甲基甲酰胺(DMF)或二甲基亞砜(DMSO)。

根據本公開的至少一個實施方式，元素高分子溶液的質量濃度為1％～30％；以及環糊精溶液為飽和溶液。

根據本公開的至少一個實施方式，按比例混合為將元素高分子溶液與環糊精溶液按1:10～1:1的體積比混合。