[發明專利]一種聚碳硅烷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011327276.2
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN112608481A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 黃清芊;陳智林;陳柏林;劉周東;陳杰華;謝丹松
• 申請（專利權）人: 福建立亞化學有限公司
• 主分類號: C08G77/60
• 分類號: C08G77/60
• 代理公司: 北京立成智業專利代理事務所(普通合伙) 11310
• 代理人: 奚益民

本發明公開了一種聚碳硅烷材料及其制備方法，制備步驟如下：取100份氯化鈉進行電解并油浴加熱，經過提純成型，后再往熔融的金屬鈉中加入二甲基二氯硅烷進行反應，高溫下攪拌熟化；在反應物中加入無水乙醇，控制溫度并持續攪拌，提取氯化鈉進行重新回收利用，后進行真空抽濾；在混合物中分別加入純凈水和無水乙醇進行多次清洗，以獲得純凈的聚二甲基硅烷；將純凈的聚二甲基硅烷進行真空干燥；將真空干燥后的聚二甲基硅烷進行裂解反應，即得液態聚碳硅烷；再將液態聚碳硅烷在高溫高壓下進行合成得到聚碳硅烷；該聚碳硅烷材料的軟化點為180℃～235℃，數均分子量為1000～1400，氧含量為：0.2％～0.5％，并且該聚碳硅烷在氮氣中加熱到1000℃的陶瓷產率為48％～60％。

技術領域

本發明涉及聚碳硅烷技術領域，尤其涉及一種聚碳硅烷材料及其制備方法。

背景技術

目前，聚碳硅烷的制備方法主要有兩種，一種為日本Yajima發明的高溫高壓法，即以二氯二甲基硅烷為原料，通過縮合反應制得聚二甲基硅烷，隨后將聚二甲基硅烷在高壓釜中的熱解，經過高溫高壓的作用，聚合物中的硅硅鍵發生Kumada重排，形成Si-C鍵，經過進一步聚合得到聚碳硅烷。該方法制備的聚碳硅烷性能穩定、成型性能好，已被NipponCarbon公司用于制備連續碳化硅纖維(Yajima,et al.Nature,1976,261:683～685,US4110386,US4100233)。另一種為日本Ube公司采用的常壓催化合成法，即首先采用二苯基二氯硅烷與硼酸反應得到聚硼硅氧烷，隨后將聚硼硅氧烷加入聚二甲基硅烷中作為催化劑，在常壓下350℃左右聚合，得到聚碳硅烷(Ishikawa,et al，US5948714)。

然而上述對于聚碳硅烷的生產技術中工藝復雜、且需要分段生產或采購聚二甲基硅烷原料才能生產，實際生產效率低等缺陷，整個過程成本高、效率低。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種聚碳硅烷材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種聚碳硅烷材料的制備方法，其特征在于，采用氯化鈉、二甲基二氯硅烷、無水乙醇和純凈水作為原材料，制備步驟如下：

(1)、取100份氯化鈉進行電解并油浴加熱，經過提純成型，后再往熔融的金屬鈉中加入113份二甲基二氯硅烷進行反應，高溫下攪拌熟化，即得反應物；

(2)、在步驟(1)中所得的反應物中加入104份無水乙醇，控制溫度并持續攪拌，提取氯化鈉，對反應后的混合物進行真空抽濾；

(3)、在步驟(2)中所得的混合物中加入705份純凈水和222份無水乙醇進行多次清洗，以獲得純凈的聚二甲基硅烷；

(4)、將步驟(3)獲得的純凈的聚二甲基硅烷進行真空干燥；

(5)、將步驟(4)真空干燥后的聚二甲基硅烷進行裂解反應，即得液態聚碳硅烷；

(6)、再將步驟(5)中所得的液態聚碳硅烷在高溫高壓下進行合成反應，以得到聚碳硅烷。

優選的，在步驟(1)中通過電解法制得金屬鈉所采用的具體步驟為:采用氯化鈉通電方式，將40個電解槽安排在一組內，以串聯方式操作，工作電壓7～8V、工作電流24～40KA、電解溫度600℃，以石墨作為陽極、鐵作為陰極，通過電解在陰極生成金屬鈉，在陽極生成氯氣。

優選的，在步驟(1)中，在惰性氣體的保護下，往熔融的金屬鈉中以1kg/min的滴加速度滴入二甲基二氯硅烷進行反應，在此過程中，需要在110℃～120℃攝氏度的溫度下攪拌熟化24～36小時，并且整個過程中溫度需要控制在109℃～115℃。

優選的，在步驟(2)中，往步驟(1)獲得的反應物中以110L/h的滴加速度滴入無水乙醇進行反應的過程中，需要將控制溫度在5℃～20℃，加入完成后需攪拌3～5小時，提取氯化鈉，在整個過程中需要在惰性氣體的環境下進行。