[发明专利]一种新型液态聚碳硅烷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型液态聚碳硅烷及其制备方法，属于陶瓷材料合成技术领域。所述新型液态聚碳硅烷，其化学结构式如下式所示：其中，m₁、m₂、m₃、m₄均为正整数，且≥1。本发明实施例提供的新型液态聚碳硅烷，粘度可在10～1000cP内可调，无须配合溶剂使用，分子间有一定的交联程度，不易产生气泡，浸渍效率高，陶瓷产率可达81％。

技术领域

本发明属于高性能陶瓷材料合成技术领域，具体涉及一种陶瓷产率高、粘度可调，硅碳比可调的新型液态聚碳硅烷及其制备方法。

背景技术

高性能陶瓷材料具有极高的耐温性、抗氧化性及耐磨防腐蚀等特性，是一般金属材料、高分子材料难以企及的一种高技术新型材料，因此它在航空、航天工业和能源相关领域的应用具有巨大的应用潜力。

前驱体浸渍-裂解工艺(PIP)是近十年来发展极为迅速的一种高性能陶瓷复材制备工艺。其通过有机前驱体在高温下的裂解转化得到无机陶瓷，可制备形状复杂的异型构件，而且制备过程中对纤维造成的热损伤和机械损伤比较小，现已广泛应用于C/SiC复合材料的制备。

聚碳硅烷作为利用PIP法制备C/SiC陶瓷基复合材料的关键原材料。目前主要有通过聚二甲基硅烷经过高温裂解重排得到的固体聚碳硅烷和利用格式反应一步缩聚的液态超支化聚碳硅烷。固态聚碳硅烷在PIP法浸渍工艺中需溶解在有机溶剂中使用，存在溶剂易残留，浸渍效率低，陶瓷产率低等缺点；液态超支化聚碳硅烷固化成型时会溢出小分子和气体，使得浸渍效率低，导致固化产品致密度低，最终影响复合材料力学性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种新型液态聚碳硅烷及其制备方法，所述液态新型液态聚碳硅烷粘度可调、硅碳比可调、陶瓷产率高的工艺适用范围广，解决了现有技术中陶瓷前驱体聚碳硅烷在PIP工艺中遇到的陶瓷产率低，浸渍效果差，溶剂残留等问题。

为了解决现有技术中的问题，本发明提供的技术方案是：

一种新型液态聚碳硅烷，其化学结构式如下式所示：

m₁、m₂、m₃、m₄均为正整数，且≥1。

在一可选实施例中，m₁、m₂、m₃、m₄比值为1：(1～10)：(1～2)：(1～8)。

一种新型液态聚碳硅烷的制备方法，包括以下步骤：

通过格式偶联剂法制备液态聚碳硅烷，并通过热解法制备环硅烷；

将所述环硅烷与所述液态聚碳硅烷开环重排，得到新型液态聚碳硅烷。

在一可选实施例中，所述环硅烷与所述液态聚碳硅烷在100～350℃下反应30～100h开环重排。

在一可选实施例中，以1～15ml/min的滴加速率将所述液态聚碳硅烷加入所述环硅烷中进行开环重排。

在一可选实施例中，所述的通过格式偶联剂法制备液态聚碳硅烷，包括：

(1)将镁屑加入第一有机溶剂中，得到第一混合溶液，将第二有机溶剂、不饱和氯烷烃和氯硅烷单体混合形成第二混和溶液；

(2)将所述第二混合溶液滴加入所述第一混合溶液中，在搅拌、0～100℃条件下，反应10～36h，得到格式试剂；

(3)向所述格式试剂中加入还原剂，在10～70℃下反应5-35h，然后加入石油醚、去离子水和浓盐酸，在-20～0℃下搅拌反应0.5～5h，静置0.5～20h后进行固液分离，取有机层干燥得到所述液态聚碳硅烷。