[发明专利]高软化点的超支化聚碳硅烷及其制备方法

说明书

本发明涉及高软化点的超支化聚碳硅烷及其制备方法，所述方法包括如下步骤：将甲基乙烯硅硼烷溶于异丙醇中，蒸馏并收集90℃～120℃的馏分；向所述馏分中通入氯气，然后升温至80℃～90℃，得预氧化的产物；将预氧化的产物与硼砂混合后溶于二甲苯溶剂中，然后微波加热，得聚甲基乙烯硅硼烷；向上述产物中加入金属镁粉末，制备得到液态聚硅烷；将其和铂混合后通过紫外光活化合成粗产物；将其溶于异丙醇中减压蒸馏，得到高软化点的超支化聚碳硅烷。本发明的高软化点的超支化聚碳硅烷的制备方法，通过预氧化处理和梯度升温方式增大产物的交联程度，通过控制温度、压强和时间，合成高软化点的产物，在航空航天、军工等领域有可观的发展前景。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种高软化点的超支化聚碳硅烷及其制备方法。

背景技术

聚合物碳化硅前驱体是PIP法制备SiC陶瓷基复合材料的关键原材料，目前技术最成熟和使用最广泛的是Yajima发明的通过聚二甲基硅烷高温裂解重排得到的固态的聚碳硅烷(PCS)。最初，PCS主要用于熔融纺丝制备连续SiC纤维，软化点较高，由其通过PIP工艺制备SiC陶瓷基复合材料时，必须加入较多有机溶剂进行溶解才可使用，这样导致浸渍效率低，而且陶瓷化产物富碳较多；虽然降低软化点可以减少溶剂用量，但也会使其陶瓷产率降低，仍无法提高浸渍效率。虽然PCS固化时加入二乙烯基苯(DVB)等交联助剂也可以提高浸渍效率，但是陶瓷化产物的自由碳含量过高，不利于基体性能的提升；而且DVB本身容易自聚而影响使用。此外，现有的PCS需要高温或高温高压的条件制备，合成产率或效率不高，制备成本较高，也影响了其更大规模的商业化应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种高软化点的超支化聚碳硅烷的制备方法。

本发明的一种高软化点的超支化聚碳硅烷的制备方法，包括如下步骤：S101：将甲基乙烯硅硼烷溶于异丙醇中，然后置于蒸馏装置中，在保护气体氛围下，进行蒸馏并收集90℃～120℃的馏分；其中，所述甲基乙烯硅硼烷与所述异丙醇的质量比为1：(20～30)；S102：向所述步骤S101收集的馏分中通入氯气，然后升温至80℃～90℃，并保温0.5h～2h，得预氧化的产物；S103：将所述步骤S102得到的预氧化的产物与硼砂均匀混合后溶于二甲苯溶剂中，然后微波加热至150℃～300℃，并保温1h～2h，待所述二甲苯溶剂完全挥发，得聚甲基乙烯硅硼烷；其中，所述预氧化的产物与所述硼砂的质量比为(5～10):1；S104：将所述步骤S103得到的产物置于高压釜中，然后加入金属镁粉末，并通入保护气体，再升温至400℃～500℃，加压至10MPa～20MPa，并保温保压0.5h～1h，然后调节温度和压强至常温常压，得到液态聚硅烷；其中，所述步骤S103得到的产物与所述金属镁粉末的质量比为(5～15):1；S105：将所述液态聚硅烷和铂按照质量比为(40～50)：1混合后超声30min～50min，再通过紫外光活化1h～2h，合成超支化聚碳硅烷粗产物；S106：将所述超支化聚碳硅烷粗产物溶于异丙醇中，然后减压蒸馏并收集300℃～500℃下的馏分，得到高软化点的超支化聚碳硅烷。

本发明的高软化点的超支化聚碳硅烷的制备方法，在甲基乙烯硅硼烷中通过硅氢加成聚合法在高温高压条件下合成具有高软化点的超支化聚碳硅烷，通过预氧化处理和梯度升温方式增大产物的交联程度，通过控制温度、压强和时间，合成高软化点的产物。高软化点和支化度高的纤维粘度低，有利于纺制异形度高的聚碳硅烷。由此制备的碳化硅纤维，具有更高的异形度，在航空航天、军工等领域有可观的发展前景。

另外，根据本发明上述实施例的高软化点的超支化聚碳硅烷的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在所述步骤S101中，所述保护气体为氮气，且氮气的流速为100mL/min～200mL/min。

进一步地，在所述步骤S102中，升温时的升温速率为30℃/h～40℃/h。

进一步地，在所述步骤S102中，所述氯气的流速为50mL/min～100mL/min。