[发明专利]一种含铍陶瓷先驱体的制备方法

说明书

本发明提供了一种含铍陶瓷先驱体的制备方法，该方法是将聚碳硅烷和乙酰丙酮铍溶于溶剂，混合均匀后，蒸馏去除溶剂，得到混合物；所述混合物在保护气氛下，加热进行偶联反应，即得；该方法制备的含铍陶瓷先驱体具有较高的热分解稳定性，制备方法简单、成本低，满足工业生产要求。

技术领域

本发明涉及一种含铍陶瓷先驱体的制备方法，特别涉及一种耐高温含铍陶瓷先驱体的制备方法，属高分子材料制备技术领域。

背景技术

先驱体法是研制SiC陶瓷的主要方法，具有反应过程温度低、简单易控、易于成型、产品纯度高、性能良好等优点，特别是其独特的可溶可熔等工艺性能，使其在陶瓷纤维、陶瓷基符合材料(CMCs)、粘结剂、超细粉制备等方面得到成功应用，并成为目前研制SiC陶瓷领域中的热点。采用先驱体法制备连续SiC陶瓷纤维已实现工业化生产，自1980年日本碳公司(Nippon Carbon)首次采用该方法生产SiC纤维以来，制备技术不断改进，一系列新型SiC纤维相继出现。

理想状态的SiC是以共价键为主的共价化合物，在晶体中碳与硅两元素以sp³杂化排，成具有金刚石结构的SiC晶体，因此在理论上应该具有相当优异的耐高温性能和抗氧化性，β-SiC晶体可耐高温达2600℃。然而利用先驱体法制备的SiC陶瓷纤维实际耐高温、抗氧化性能却与理论水平存在较大差距，其主要原因是由于先驱体中较高的氧含量以及游离碳的存在，导致SiC纤维的实际结构为SiC_xO_y。该结构在高温状态时复相分解，生成了SiO和CO等小分子气体，从而在纤维中形成孔洞等缺陷，并且引起晶粒化，甚至使纤维粉化。要得到力学性能优良的SiC纤维，就必须解决高温下β―SiC的结晶长大形成疏松结构的问题。

国内SiC系复合陶瓷材料的研究虽然已经取得了很大进步，但与国外相比仍存在很大差距。研究学者一致认为，当前碳化硅复合陶瓷纤维要达到实际应用的程度，最重要的是：改进加工工艺过程；降低纤维中氧的含量；提高纤维的高温力学性能；降低生产成本。其中，降低纤维氧含量是提高碳化硅纤维性能最有效的途径，也是目前制约我国该领域研究的最大瓶颈。为降低纤维氧含量，已研究采用的工艺主要有电子束辐照不熔化法和烧结助剂法(即加入异元素的方法)。其中，电子束辐照不熔化法成本较高，很难实现大规模生产应用；而烧结助剂法因工艺操作简单、成本较低而被研究人员越来越重视。SiC系复合陶瓷纤维的研究任务及其工业化任务还相当艰巨，为此，如何提供一种有效的、易于产业化的陶瓷先驱体合成方法是SiC陶瓷材料领域的空白。

发明内容

针对现有的SiC系复合陶瓷材料存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有高热分解稳定性SiC陶瓷先驱体的方法，该方法简单、成本低，满足工业生产要求。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种含铍陶瓷先驱体的制备方法，该方法是将聚碳硅烷和乙酰丙酮铍溶于溶剂，混合均匀后，蒸馏去除溶剂，得到混合物；所述混合物在保护气氛下，加热至140～400℃进行偶联反应，即得。

本发明的技术方案首次将Be引入SiC陶瓷先驱体，主要基于陶瓷主体结构由Si-C、Si-O-Si、Si-H、C-H等基团构成，Be的引入能消耗部分Si-H、C-H键而生成了新的Si-Be、C-Be键，同时新生成的这些化学键在烧结过程中会无机化成具有高键能(4443KJ/mol)的O-Be，从而有效抑制了O与Si、C元素结合生成小分子气体的反应，减少了SiC晶粒的生长，大大提高了SiC热分解与结晶的临界温度。

优选的方案，乙酰丙酮铍质量为聚碳硅烷质量的5～40％。

较优选的方案，聚碳硅烷数均分子量为800～5000，软化点温度为120～300℃。

优选的方案，溶剂为甲苯和/或二甲苯。

优选的方案，偶联反应时间为15～18h。