[发明专利]一种高陶瓷产率可纺BN先驱体的合成方法

说明书

本发明公开一种高陶瓷产率可纺BN先驱体的合成方法，该合成方法以有机胺、伯胺和三氯环硼氮烷为原料合成ABZ单体；以伯胺和三氯化硼为原料合成TAB单体；将ABZ单体和TAB单体按照1.5:1～1:2的比例在150～310℃之间进行交联反应制备含‑NR‑B(NHR)‑NR‑柔性链的可纺聚硼氮烷先驱体。本发明提供的合成方法工艺简单，可按比例规模化放大以适应大批量生产，合成的先驱体中六元环之间通过‑NR‑B(NHR)‑NR‑柔性链联接，在兼具高陶瓷产率的条件下大大提高了先驱体的熔融纺丝成型性能。本发明合成的先驱体在1000℃时的陶瓷产率高于60wt.％，氧含量低于1wt.％，连续无断头熔融纺丝长度可达3Km以上。

技术领域

本发明涉及有机高分子材料合成技术领域，尤其是一种高陶瓷产率可纺BN先驱体的合成方法。

背景技术

BN纤维的制备方法主要包含无机前驱体转化法和有机前驱体转化法，无机前驱体转化法是以硼酸或B₂O₃为原料，经过高温熔融制备B₂O₃纤维，后进行氮化、高温裂解得到BN产品，无机法因为氮化过程中的不均匀性，容易带来许多缺陷。有机先驱体转化法因聚合物先驱体分子的可设计性成为研究的热点，目前BN纤维先驱体主要有全氢聚硼氮烷和含硼氮六元环的聚硼氮烷两种。其中，全氢聚硼氮烷由于反应活性高，在熔融纺丝时容易引发交联反应，导致熔融纺丝成型性能不佳。而含有硼氮六元环刚性结构的聚硼氮烷先驱体中，硼氮六元环之间主要通过B-N键硬链接或一个-NR-基团简单软连接，尽管可以进行熔融纺丝，但连续纺丝成型性也有待进一步提高。

发明内容

本发明提供一种高陶瓷产率可纺BN先驱体的合成方法，用于克服现有技术中熔融纺丝成型性能不佳等缺陷。

为实现上述目的，本发明提出一种高陶瓷产率可纺BN先驱体的合成方法，包括以下步骤：

(1)制备ABZ单体；

S11：在低于0℃条件下，将三氯环硼氮烷溶解于有机溶剂中，得到均质溶液；

S12：在-35～0℃及惰性气氛下，边搅拌均质溶液边加入有机胺，持续搅拌1～5h后，再加入伯胺，继续搅拌1～5h，得到ABZ单体；

所述有机胺与三氯环硼氮烷的摩尔比为0.5:1～1.5:1；所述伯胺与三氯环硼氮烷的摩尔比为2:1～10:1；

(2)制备TAB单体；

S21：在-85～-60℃及惰性气氛下，将三氯化硼通入伯胺溶液中；

S22：加料结束后停止冷浴，搅拌1～3h，过滤，得到TAB单体；

所述伯胺与三氯化硼的摩尔比为6:1～12:1，三氯化硼在整个反应液中的浓度为10～120g/L；

(3)制备BN先驱体；

将ABZ单体和TAB单体按照1.5:1～1:2的摩尔比加入到三口烧瓶中，在惰性气氛保护下蒸干溶剂，再在150～310℃下进行交联反应1～24h，冷却至室温，得到含-NR-B(NHR)-NR-柔性链的BN先驱体；

所述ABZ表示胺基环硼氮烷；所述TAB表示三胺基硼烷。

为实现上述目的，本发明还提出一种高陶瓷产率可纺BN先驱体，由上述所述制备方法制备得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：