[發(fā)明專利]一種液態(tài)碳化硅陶瓷先驅(qū)體的制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011013409.9
• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112126067B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧喜雙;周永江;郟保琪;曹義;張雄軍;尚來東
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波曙翔新材料股份有限公司
• 主分類號: C08G77/60
• 分類號: C08G77/60;C04B35/565
• 代理公司: 長沙國科天河知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明以含有CH₂＝CH?的液態(tài)硅烷與含有CH₂＝CH?鍵的硅烷進行烯烴復(fù)分解反應(yīng)獲得中間產(chǎn)物，所述含有CH₂＝CH?鍵的硅烷的硅原子上連接至少一個Y，所述Y可被還原成硅氫鍵；還原該中間產(chǎn)物，獲得含有?C＝C?Si(H)_a基團或?C＝C?C?Si(H)_a基團(a為1、2和3中一個數(shù)值)的液態(tài)碳化硅陶瓷先驅(qū)體，該液態(tài)碳化硅陶瓷先驅(qū)體中的硅氫鍵連接有供電子的基團C＝C?或?C＝C?C?，因此該硅氫鍵的活性更高，可相互之間脫氫聚合，也可進行硅氫加成反應(yīng)，該液態(tài)碳化硅陶瓷先驅(qū)體可自交聯(lián)，1000℃陶瓷產(chǎn)率可達70～90％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于碳化硅陶瓷先驅(qū)體領(lǐng)域，尤其是涉及一種液態(tài)碳化硅陶瓷先驅(qū)體的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

聚碳硅烷作為碳化硅陶瓷材料的先驅(qū)體，直接決定了碳化硅陶瓷材料的性能。目前，已經(jīng)工業(yè)化的聚碳硅烷是由聚二甲基硅烷高溫裂解而得。但是該路線制備的聚碳硅烷硅氫含量低，由化學(xué)方法測得硅氫鍵含量為0.7～0.8％，而硅氫鍵的理論含量為1.72％，實際測量值遠低于理論值(宋麥麗，傅利坤.SiC先驅(qū)體——聚碳硅烷的應(yīng)用研究進展[J].中國材料進展，2013，032(004):243-248.)。

歸根到底，是聚二甲基硅烷高溫裂解過程中，首先發(fā)生硅硅鍵的斷裂，形成液態(tài)的低分子量的聚硅烷，再由液態(tài)的低分子量的聚硅烷進一步發(fā)生重排反應(yīng)，獲得由Si-CH₃、Si-CH₂-Si、Si-H組成的SiC、SiC₃H等結(jié)構(gòu)單元的低分子量的液態(tài)聚碳硅烷，進一步再由低分子量的液態(tài)聚碳硅烷會發(fā)生硅氫鍵之間的脫氫和/或硅氫鍵與硅甲基之間的脫甲烷反應(yīng)，從而獲得具有一定分子量的聚碳硅烷。此過程中，獲得的低分子量的液態(tài)聚碳硅烷硅氫含量低，活性也低，對其直接進行熱重分析，所述的低分子量的液態(tài)聚碳硅烷1000℃的陶瓷產(chǎn)率為0％。為了彌補低分子量的液態(tài)聚碳硅烷1000℃的陶瓷產(chǎn)率為0％的問題，國內(nèi)做了很多改性研究，比如，采用低分子量的液態(tài)聚碳硅烷與四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷(D₄Vi)反應(yīng)，合成了液態(tài)聚碳硅烷(LPVCS)，該LPVCS因硅氫鍵與乙烯基的加成反應(yīng)而具有了交聯(lián)特性，從而實現(xiàn)了分子量的增加，防止了聚碳硅烷分子的揮發(fā)，保證了一定的陶瓷產(chǎn)率。(王彥橋，宋永才.含乙烯基的液態(tài)聚碳硅烷的結(jié)構(gòu)與性能表征[J].有機硅材料，2010(02):20-23.)。

在合成含異質(zhì)元素的聚碳硅烷的過程中，現(xiàn)有的聚碳硅烷的硅氫鍵活性不一，往往都是高活性的先反應(yīng)掉從而將異質(zhì)元素引入到聚碳硅烷中，留下低反應(yīng)活性的硅氫鍵在含異質(zhì)元素的聚碳硅烷中，因此，該含異質(zhì)元素的聚碳硅烷的后續(xù)應(yīng)用性能差，如紡絲進行不融化，該不融化的程度及難度上升，得到的碳化硅纖維的性能難以到達預(yù)期效果，引入的異質(zhì)元素含量有限，異質(zhì)元素含量過高的聚碳硅烷硅氫含量太低，甚至不能完成不融化，不能獲得高含量的碳化硅纖維。

現(xiàn)有研究均未對如何實現(xiàn)液態(tài)聚碳硅烷的硅氫鍵活性一致和增加液態(tài)聚碳硅烷的硅氫鍵含進行研究。

發(fā)明內(nèi)容