[发明专利]聚硅碳酸酯材料和方法

说明书

硅(Si)基材料及制备那些材料的方法。更具体地，方法和具有硅、氧和碳的材料，其形成填充和非填充塑料材料以及填充和非填充陶瓷。

分案申请说明

本申请为申请日：2014年05月02日，申请号：201480038012.1，发明名称：聚硅碳酸酯材料和方法的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请：(i)根据美国法典第35卷第119(e)(1)款，要求享有申请序列号为61/818,906的美国临时申请的申请日期(2013年5月2日)的权益；以及(ii)根据美国法典第35卷第119(e)(1)款，要求享有序列号为61/818,981的美国临时的申请日期(2013年5月3日)的权益，每项专利的全部公开内容以参考的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及聚有机(polyorganic)组合物、结构和材料；衍生于陶瓷前驱体材料和陶瓷材料的聚合物；以及，尤其是聚硅碳酸酯(polysilocarb)组合物、结构和材料。本发明进一步涉及制备这些组合物、结构和材料的方法。

背景技术

由碳硅烷或聚碳硅烷(Si-C)、硅烷或聚硅烷(Si-Si)、硅氮烷或聚硅氮烷(Si-N-Si)、碳化硅(SiC)、碳硅氮烷或聚碳硅氮烷(Si-N-Si-C-Si)、硅氧烷或聚硅氧烷(Si-O)制备或衍生的材料是已知的。这些常规型的材料具有很大但未实现的前景；并且未能得到大规模的应用或市场认可。相反，它们的使用已经沦为非常窄、有限、小批量、高价位和高特异性的应用，如火箭喷嘴上的陶瓷组分或航天飞机的贴片。因此，它们未能作为陶瓷得到广泛使用，并且认为它们得到甚至更少的认可和应用，若有的话，作为塑料材料，例如，已固化但未热解的塑料材料。

或多或少，所有这些材料以及用于制备它们的方法具有一个或更多缺点，包括：例如，它们格外昂贵并且制备困难，具有每磅成千上万美元的成本；它们需要高或非常高纯度的起始物料；这些方法需要有害的有机溶剂，例如，甲苯、四氢呋喃(THF)和己烷；这些材料不能制备具有任何可用强度的非加强(non-reinforced)结构；这些方法产生不期望的和有害的副产物，如盐酸和污泥，其可能含有镁；这些方法需要多种基于与固化和热解步骤相结合的反应步骤的溶剂和反应物；这些材料不能形成有用的预浸材料；并且它们的全部物理性能是混合的，例如，优良的温度特性但非常易碎。

因此，虽然相信其具有远大前景，但这些类型的材料未能得到大范围的应用或市场认可，并且基本仍然停留在科学探索阶段。

发明内容

因此，对新材料及这些新材料的制备方法有长久且未能满足的需要，这些新材料具有高价和更高价的陶瓷的性能特征，但在制备和使用这样的材料方面有着更低的成本和更大的灵活性，并且还具有现有的陶瓷和塑料无法获得的性能特征。除了其他方面，本发明通过提供在此讲述的材料、组合物以及方法解决了这些需求。

因此，本发明提供了制备陶瓷材料的无溶剂方法以及由这种方法制得的材料，所述方法包括：在不存在溶剂的条件下，将第一液体聚硅碳酸酯前体与第二液体前体混合以形成无溶剂的液体聚硅碳酸酯前体制剂(formulation)，其中所述第一液体聚硅碳酸酯前体与所述第二液体前体不发生化学反应；固化所述聚硅碳酸酯前体制剂以形成固体材料，其中所述第一液体聚硅碳酸酯前体与所述第二液体前体发生化学反应以形成所述固体材料；以及热解所述固体材料以形成陶瓷材料。