[发明专利]一种非环线型结构硼氮烷的制备方法

说明书

本发明公开一种非环线型结构硼氮烷的制备方法，该制备方法首先以三氯化硼和甲基二硅氮烷为原料制备四氯二硼氮烷，利用三氯化硼将两个三甲基硅基全部取代为二氯硼基，实现硼氮线型结构，整个过程在低温下进行，避免了环化副反应，确保了产物线型结构。然后向四氯二硼氮烷中加入NHRsubgt;1/subgt;Rsubgt;2/subgt;，通过胺基中的N‑H键取代氯原子，合成了四胺基二硼氮烷，提高产物稳定性。本发明的制备方法工艺简单，制备条件便于控制，耗时短；制备的原料易得，成本低。本发明制备得到的先驱体具有非环线型结构，制备的硼氮烷可用于先驱体转化法、化学气相沉积及浸渍裂解法制备氮化硼陶瓷材料，用途广泛。

技术领域

本发明属于有机合成领域，具体涉及一种非环线型结构硼氮烷的制备方法。

背景技术

氮化硼陶瓷材料具有耐高温、耐化学腐蚀等优良特性，并且介电性能优良、电绝缘性好、导热性好，在航空、航天、电力、电子等尖端技术领域有广泛的应用前景。先驱体转化法(PDCs)制备氮化硼陶瓷具有分子可设计、热解温度低、陶瓷纯度高等特点，广泛应用于制备氮化硼陶瓷纤维及氮化硼陶瓷基体等领域。此外，不同的氮化硼前驱体可根据其具体性质通过化学气相沉积或浸渍裂解法制备高质量氮化硼涂层。因此，氮化硼先驱体的合成是制备氮化硼陶瓷材料源头与关键，成为近年来化工合成及氮化硼陶瓷领域的研究重点。

现阶段针对氮化硼先驱体的选择与合成，已开展了大量研究，制备了多种形式的聚硼氮烷先驱体。反应过程中的调控千变万化，但其合成反应起点所使用的硼氮化合物却少之又少，主要为硼吖嗪(BZ)与三氯环硼氮烷(TCB)两种，大大限制了先驱体分子设计的可能性、先驱体性能与应用。此外，这两种硼氮化合物本身均为六元环结构，无法制备线型聚硼氮烷分子链，合成过程易交联，体系粘度大，纺丝困难。因此亟需开发合成一种非环线型结构的硼氮烷，拓宽聚硼氮烷先驱体的设计合成路线，为先驱体转化法、化学气相沉积及先驱体浸渍裂解技术制备氮化硼陶瓷材料提供支撑。

发明内容

本发明提供一种非环线型结构硼氮烷及其制备方法、应用，用于克服现有技术中用于制备氮化硼先驱体的硼氮化合物包括硼吖嗪与三氯环硼氮烷等均为六元环状结构，可选择性少，先驱体合成设计受限等问题，首次合成了一种非环线型结构硼氮烷，制备工艺简单，丰富了先驱体设计合成路线，为先驱体转化法、化学气相沉积及浸渍裂解法制备氮化硼陶瓷材料提供支持。

为实现上述目的，本发明提出一种非环线型结构聚硼氮烷先驱体的制备方法，包括以下步骤：

S1：四氯二硼氮烷的制备：

将三氯化硼冷凝为液体，并溶解在有机溶剂中，得到三氯化硼溶液；

在≤-40℃条件下，将甲基二硅氮烷逐滴滴加至三氯化硼溶液中，甲基二硅氮烷与三氯化硼的摩尔比为(1:1)～(1:3)，搅拌1～12h；

关闭制冷，从≤-40℃条件下自然升温至室温，搅拌1～12h，得到四氯二硼氮烷溶液；

S2：非环线型结构硼氮烷的制备：

在≤-40℃条件下，将NHR₁R₂逐滴滴加至的四氯二硼氮烷溶液中，NHR₁R₂与四氯二硼氮烷的摩尔比为(10:1)～(1:1)，搅拌1～12h；其中，R₁、R₂代表H、CH₃、CH₂CH₃或其他烷基；

关闭制冷，从≤-40℃条件下自然升温至室温，搅拌1～12h，抽滤，减压蒸馏，得到非环线型结构硼氮烷。

为实现上述目的，本发明还提出一种非环线型结构硼氮烷，由上述所述制备方法制备得到；所述硼氮烷的结构式为：