[发明专利]一种以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法

权利要求书

1.一种以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

(1)以聚碳硅烷与含有乙烯基的硅烷反应，制得结构中包含-C＝C-和Si-H活性基团的，且可溶解于有机溶剂的可热固化聚碳硅烷，可热固化聚碳硅烷作为前驱体；

(2)将可热固化聚碳硅烷溶解制备浸渍溶液，以有机泡沫为模板，完成泡沫的浸渍，得到含浸渍溶液的有机泡沫预制体；

(3)在惰性气氛中对有机泡沫预制体进行热处理，实现溶剂脱除和聚碳硅烷自身的交联固化；

(4)对交联固化后的有机泡沫进行高温热解，得到碳化硅泡沫陶瓷。

2.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：步骤1中所述的聚碳硅烷是由聚二甲基硅烷裂解重排合成，其软化点为200～240℃，数均分子量为1600～1950。

3.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：步骤1中所述的含有乙烯基的硅烷包括四乙烯基环四硅氧烷和三(异烯丙氧基)乙烯基硅烷两者中的至少一种。

4.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中，具体过程如下：

将质量比为1:0.1～1的聚碳硅烷与含有乙烯基的硅烷置于反应容器中，加入第一有机溶剂均匀混溶，再加入Si-H加成反应催化剂，抽真空置换高纯氩气后，在高纯氩气保护下，常压下，加热进行Si-H加成反应，冷却至室温后除去第一有机溶剂及未反应的硅烷化合物，得到含-C＝C-和Si-H活性基团的热固化聚碳硅烷。

5.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：所述的第一有机溶剂包括二甲苯、甲苯、丙酮中的一种或多种；

作为优选，所述的第一有机溶剂与前驱体的体积质量比为5ml/g～50ml/g；

作为优选，所述前驱体与含有乙烯基的硅烷的质量比为1:(0.1～0.9)；

所述的Si-H加成反应催化剂包括氯铂酸；

作为优选，所述Si-H加成反应催化剂与前驱体的体积质量比为10ppm～400ppm；

作为优选，常压下反应，在高纯氩气保护下加热到90～150℃，并保温反应6h～30h后停止反应，将产物溶液置于旋转蒸发器中，60～100℃减压蒸馏出溶剂及未反应硅烷化合物，得到含-C＝C-和Si-H活性基团的聚碳硅烷。

6.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：所述步骤(2)中，具体过程如下：

以热固化聚碳硅烷和第二有机溶剂混合配成浸渍溶液，在真空条件下完成有机泡沫的浸渍，得到含有浸渍溶液的有机泡沫预制体。

7.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：所述的浸渍溶液浓度为30～80％wt；

作为优选，所述的真空度为0.1Pa～1Pa；

作为优选，所述的有机泡沫为聚氨酯泡沫；

所述的第二有机溶剂为四氢呋喃、丙酮、正己烷、甲苯和二甲苯中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中，具体过程如下：

将有机泡沫在惰性气氛中，以1℃/min～15℃/min的升温速率升温到200℃～400℃，保温1h～8h；热固化聚碳硅烷中的-C＝C-和Si-H两种活性基团发生硅氢加成，完成分子间的交联，即步骤3中出现“聚碳硅烷自身的交联固化”。

9.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：所述步骤(4)中，具体过程如下：

将步骤(3)处理后的泡沫预制体在惰性气氛下，以5℃/min～50℃/min的升温速率，加热至1000℃～1200℃，保温0.5h～3h小时，然后冷却至室温；交联固化后的聚碳硅烷发生分解，脱出有机小分子，得到碳化硅陶瓷。

10.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备碳化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征是：制得的碳化硅泡沫陶瓷的氧含量在5～10wt％；

作为优选，制得的碳化硅泡沫陶瓷的体积密度0.5g/cm³，开气孔率介于80％～91％之间，抗折强度达2.3MPa。

作为优选，在惰性气氛中，1100℃，100h后，抗弯曲强度保留率在90％以上。