聚硅氧烷熱解合成三維致密碳氧化硅陶瓷.pdf

1、有機前驅(qū)體制備陶瓷材料是近些年來發(fā)展起來的制備陶瓷材料的新方法，與傳統(tǒng)制備陶瓷材料相比，具有可在分子尺度上設(shè)計，近凈尺寸成型，裂解溫度低，高溫性能好等不可比擬的優(yōu)點，為制備陶瓷材料的前沿研究。在眾多有機前驅(qū)體中，聚硅氧烷具有物理化學(xué)結(jié)構(gòu)豐富，價廉易得，對空氣和水都不敏感，性價比高等突出的優(yōu)勢，有希望大規(guī)模應(yīng)用。雖然國外對聚硅氧烷合成陶瓷的研究已經(jīng)開展了十余年，但研究主要側(cè)重于熱解陶瓷化過程和結(jié)構(gòu)表征，而在采用聚硅氧烷直接交聯(lián)熱解合成大塊

2、致密陶瓷體的報道并不多。國內(nèi)對于聚硅氧烷制備陶瓷材料方面的研究處于起步階段，少數(shù)單位開展了部分研究工作，所用聚硅氧烷陶瓷產(chǎn)率最高達(dá)76wt％。 本課題基于分子設(shè)計的思想，以線性含氫聚硅氧烷(HPSO)和環(huán)狀四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷(D4Vi)為前驅(qū)體，對含有活性功能組的聚硅氧烷以一定的質(zhì)量配比在一定的乙烯基硅氧烷配位的鉑絡(luò)合物催化下, 通過控制配比、交聯(lián)、熱解過程，成功獲得一次成型三維致密碳氧化硅陶瓷體。 本課題提出了獲

3、得致密熱解陶瓷的兩步交聯(lián)法，即對前驅(qū)體先在較低溫度下交聯(lián)，然后在80℃下加熱，采用后階段的加溫可保證交聯(lián)體直接完好脫模。在緩慢升溫和降溫的熱解條件下，當(dāng)含氫聚硅氧烷和四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷質(zhì)量配比為1:1，2:1，1:2時可保證熱解陶瓷的有效鍵聯(lián)，形成非晶致密陶瓷體。特別的，當(dāng)含氫聚硅氧烷和四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷質(zhì)量配比為1:1時，陶瓷產(chǎn)率最高，達(dá)81.4wt％。對其熱解過程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在交聯(lián)體內(nèi)留有過剩的硅氫鍵是在熱解中能發(fā)生有