[发明专利]一种Si-C-N陶瓷先驱体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Si-C-N陶瓷先驱体的合成方法，尤其是涉及一种聚硅氮烷的制备方法。

背景技术

Si-C-N陶瓷以其高强度、高模量、高硬度、低密度、低热膨胀系数，以及优良的耐热冲击、抗氧化和抗化学腐蚀性能在信息、电子、航空、航天和军事等领域获得了广泛的应用。由于 C、Si 与 N 主要形成较强的共价键，C、Si 在其氮化物中的扩散系数极低，理论上说，采用传统的陶瓷烧结方法很难得到成分均匀、具有理想性能的氮化物陶瓷材料。聚合物先驱体转化法是制备这类氮化物陶瓷材料的有效方法。以先驱体转化法制备Si-C-N陶瓷材料最成功的例子是1980年美国Dow Corning公司用甲基聚二硅氮烷和氢化聚硅氮烷为先驱体制得了Si-C-N纤维，其创新点是在Si-C-N纤维制备过程中引入硼烧结助剂，再经1800℃高温下烧结制得了含硼的多晶Si-C-N纤维，该纤维的强度高和弹性模量大，热稳定性、抗蠕变和抗氧化性能好，并已制得连续长纤维和实现工业化生产，商品名为Sylramic。

然而传统先驱体合成方法都是氨解有机溶剂中的氯代硅烷，就不可避免副产物氯胺盐的产生，给聚硅氮烷提纯带来很大困难，同时增加反应程序。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Si-C-N陶瓷先驱体的制备方法，解决合成的聚硅氮烷伴随有副产物氯胺盐的出现，采用界面聚合，合成出能耐高温及抗氧化的Si-C-N 陶瓷先驱体，同时在水相中加入碱以吸收氯代硅烷氨解产生的氯，避免了副产物的产生。

本发明采用的技术方案是包括以下步骤：

 (1)将含硅的氯硅烷溶解在与水不互溶的有机溶剂中，经含-NH-的化合物的碱水溶液氨解，油相与水相分离，在有机溶剂的沸点温度旋转蒸发油相，得到液态聚硅氮烷；

(2)将液态聚硅氮烷置于三口烧瓶中，在N₂、Ar或真空气氛保护下,于50~250℃持续固化反应12~72h，所得固态产物即为Si-C-N陶瓷先驱体。  

所述的含硅的氯硅烷为(CH₃)₂SiCl₂，(CH₃)₃SiCl，CH₃SiCl₃，SiCl₄，(CH₃)₂Si(CH₂Cl)₂，(CH₃)₃SiCH₂Cl，CH₃Si(CH₂Cl)₃，(C₆H₅)₂SiCl₂, (C₆H₅)(CH₃)SiCl₂，C₆H₅SiCl₃，CH₃(CH₃CH₂)SiCl₂，(CH3)₂ClSiSi(CH₃)₂Cl，(CH₃)Cl₂SiSiCH₃Cl₂，Ch₃Cl₂SiSiCH₃Cl₂， (CH₂=CH)₂SiCl₂，(CH₂=CH)(CH₃)SiCl₂ ，(CH₃)₂(CH₂=CH)SiCl，(C₆H₅)₂(CH₂=CH)SiCl，(CH₃)(C₆H₅)(CH₂ =CH)SiCl和(C₆H₅)(CH₂=CH)SiCl₂和(C₆H₅)(CH₂=CH)SiCl₂中的一种或者两种及两种以上混合物。