[发明专利]含液态超支化结构的聚碳硅烷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含液态超支化结构的聚碳硅烷及其制备方法。制备方法包括步骤：首先制备一种液态超支化聚碳硅烷，之后与聚二甲基硅烷混合，最终在二茂铁的催化作用下，于惰性气体氛围下进行升温和保温处理，自然冷却至室温后得交联产物；将交联产物进行水解，加热并搅拌，之后静置，收集水相上层物质，得到最终产物。采用本发明提供的技术方案，将液态超支化聚碳硅烷添加到普通聚碳硅烷中使用，可降低先驱体的黏度，提高其反应活性，最终制备出性能良好的先驱体。此外，本发明还具有工艺简单、产物分子量大、自交联程度高、陶瓷产率高等优点。

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷材料技术领域，具体涉及一种含液态超支化结构的聚碳硅烷及其制备方法。

背景技术

基于优异的力学性能和耐高温性能，碳化硅纤维在航空航天以及火箭装备等高科技领域获得了极大的应用。碳化硅纤维的制备一直是国内外学者关心的重点课题，而先驱体制备法是目前应用最多、技术最成熟的方法之一。先驱体作为制备纤维的关键原材料，其性能对碳化硅的性能有着至关重要的影响。其中，聚碳硅烷作为一种良好的碳化硅纤维先驱体，其制备碳化硅纤维的典型步骤包括：先驱体的熔融纺丝，纤维的不融化处理以及纤维的高温烧结等步骤；然而，由于目前聚碳硅烷依然存在分子量分布宽、黏度大、可纺性低、杂质多等缺点，对聚碳硅烷进行物理、化学改性，是现今国际社会上碳化硅纤维发展的主流方向。

近年来，液态超支化聚碳硅烷由于其良好的物化特性以及制备工艺简单等优点，获得了国内外学者的高度重视。液态超支化聚碳硅烷黏度低，流动性好，端基含有大量活性官能团，可根据需要设计分子结构，可自交联，陶瓷产率高，是制备聚碳硅烷的理想先驱体。但液态超支化聚碳硅烷制备工程中分子量不可控，分子分布范围宽，需要对其进行改性(曹适意.液态超支化聚碳硅烷的合成及陶瓷化研究[D].国防科学技术大学,2012.)。

基于此，提供一种新型的液态超支化聚碳硅烷及其制备方法显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种含液态超支化结构的聚碳硅烷及其制备方法。采用本发明提供的技术方案，首先制备一种液态超支化聚碳硅烷，之后与聚二甲基硅烷混合，最终在二茂铁的催化作用下发生交联反应；即将液态超支化聚碳硅烷添加到普通聚碳硅烷中使用，可降低先驱体的黏度，提高其反应活性，最终制备出性能良好的先驱体。此外，本发明还具有工艺简单、产物分子量大、自交联程度高、陶瓷产率高等优点。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种含液态超支化结构的聚碳硅烷的制备方法，包括以下步骤：S1：惰性气体氛围下，于镁屑中滴加无水四氢呋喃并搅拌；S2：将氯甲基三氯硅烷(Cl₃SiCH₂Cl)与无水四氢呋喃混合均匀后滴加到S1得到的溶液中，恒温加热并搅拌；S3：在S2得到的溶液中滴加甲醇溶液，继续恒温加热并搅拌；之后滴加氢化铝锂(LiAlH₄)溶液并搅拌预设时间，静置；S4：将聚二甲基硅烷(PDMS)进行蒸馏，收集102～103℃馏分并干燥；S5：将S4得到的产物与S3得到的产物混合，之后加入二茂铁，并于惰性气体氛围下进行升温和保温处理，自然冷却至室温，得交联产物；S6：将交联产物进行水解，加热并搅拌，之后静置，收集水相上层物质，得到最终产物。

优选地，S1中：镁屑与四氢呋喃的质量比为1：(6～10)，搅拌时间为0.5～1h；惰性气体氛围选用氮气或氩气，且优选先通入氮气或氩气置换反应体系内气体，并保持气体流量50～100mL/min。

优选地，S2中：氯甲基三氯硅烷与四氢呋喃的体积比为1：(1～3)；氯甲基三氯硅烷与镁屑的质量比为(6～10)：1；加热温度为60～70℃。

优选地，S3中：氢化铝锂、甲醇与氯甲基三氯硅烷的质量比依次为(2～4)：(2～3)：1；加热温度为60～80℃，搅拌时间为24～30h；预设时间为4～6h。