高可纺性聚碳硅烷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高可纺性聚碳硅烷及其制备方法，所述方法包括：将苄氯化镁和氯甲基氯硅烷混合并研磨成粉末；再采用超临界流体重结晶法，得到大小均匀的粉末；将粉末与镁粉、四氢呋喃混合，然后采用格氏偶联法，合成含苄氯代液态超支化聚碳硅烷；用氢化铝锂还原含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，得到液态超支化聚碳硅烷；将其置于蒸馏装置中，常压蒸馏并收集400℃～500℃温度下的馏分，即为纯净的聚碳硅烷。本发明专利技术的高可纺性聚碳硅烷的制备方法，采用格氏偶联制备得到的超支化的聚碳硅烷，具有优良的流动性，同时由于以苄氯化镁为原料，在一定程度上减小了聚碳硅烷的支化度，使产物具有更好的线性结构，且流动性高，可纺性能也显著提高。

High spinnable polysilane and its preparation methods

【技术实现步骤摘要】
高可纺性聚碳硅烷及其制备方法
本专利技术属于材料领域，具体涉及一种高可纺性聚碳硅烷及其制备方法。
技术介绍
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好、耐热震、体积小、重量低而强度高等众多优良性能，在航空航天、军工等领域有很好的应用前景。聚碳硅烷是一种脆性很大的纤维，因此，在纺丝过程中，容易出现断丝现象，可编织性差。可纺性能优异的材料在诸多领域都将成为热门材料。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种高可纺性聚碳硅烷的制备方法。本专利技术的高可纺性聚碳硅烷的制备方法，包括：S101：将苄氯化镁和氯甲基氯硅烷按照质量比1：(2～4)混合，然后在干燥的惰性气体氛围下将其研磨成粉末；S102：将所述步骤S101得到的粉末溶于超临界流体溶液中，采用超临界流体重结晶法，得到大小均匀的粉末；其中，所述步骤S101得到的粉末与所述超临界流体的质量比为1：(30～40)，重结晶过程中的所述超临界流体的压力为70Pa～100Pa，温度为450℃～500℃；S103：将步骤S102得到的粉末与镁粉、四氢呋喃混合，升高温度至400℃～800℃、增加其压强至500Pa～600Pa，然后采用格氏偶联法，合成含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，再将压强调节为1Pa～2Pa、温度降至室温；其中，所述步骤S102得到的粉末与所述镁粉和所述四氢呋喃的质量比为(10～30)：1：(5～10)；S104：用氢化铝锂还原所述步骤S103得到的含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，得到液态超支化聚碳硅烷；S105：在惰性气体氛围下，将所述液态超支化聚碳硅烷置于蒸馏装置中，常压蒸馏并收集400℃～500℃温度下的馏分，即为纯净的聚碳硅烷。本专利技术的高可纺性聚碳硅烷的制备方法，采用超临界流体重结晶法得到颗粒大小、分散均匀的混合物。采用格氏偶联制备得到的超支化的聚碳硅烷，具有优良的流动性，同时，由于以苄氯化镁为原料，在一定程度上减小了聚碳硅烷的支化度，使产物具有更好的线性结构。本专利技术的高可纺性聚碳硅烷的方法制备的聚碳硅烷流动性高，可纺性能也显著提高。另外，本专利技术上述实施例的高可纺性聚碳硅烷的制备方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，在所述步骤S101中，粉末的粒度为800目～1000目。进一步地，在所述步骤S103中，采用格氏偶联法前进行升温和加压时，升温速率为100℃/h～150℃/h，加压速率为100Pa/h～150Pa/h。进一步地，在所述步骤S105中，蒸馏时的升温速率为100℃/h～150℃/h。进一步地，在所述步骤S104中，在真空环境中进行还原操作。进一步地，在所述步骤S101和所述步骤S105中，所述惰性气体均为氩气。本专利技术的另一个目的在于提出利用所述的方法得到的高可纺性聚碳硅烷。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例1实施例1提出了一种高可纺性聚碳硅烷的制备方法，包括如下步骤：(1)将苄氯化镁和氯甲基氯硅烷按照质量比1：2混合，然后在干燥的氩气氛围下将其研磨成大小为800目的粉末。(2)将所述步骤(1)得到的粉末溶于超临界流体溶液中，采用超临界流体重结晶法，得到大小均匀的粉末；其中，所述步骤(1)得到的粉末与所述超临界流体的质量比为1：30，重结晶过程中的所述超临界流体的压力为70Pa，温度为450℃。(3)将步骤(2)得到的粉末与镁粉、四氢呋喃混合，升高温度至400℃、增加其压强至500Pa，然后采用格氏偶联法，合成含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，再将压强调节为1Pa、温度降至室温；其中，所述步骤(2)得到的粉末与所述镁粉和所述四氢呋喃的质量比为10：1：5。采用格氏偶联法前进行升温和加压时，升温速率为100℃/h，加压速率为100Pa/h。(4)用氢化铝锂还原所述步骤(3)得到的含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，得到液态超支化聚碳硅烷。(5)在氩气氛围下，将所述液态超支化聚碳硅烷置于蒸馏装置中，常压蒸馏并收集400℃温度下的馏分，即为纯净的聚碳硅烷。其中，蒸馏时的升温速率为100℃/h。实施例1制备的碳化硅，纤维连续性较好，纤维合成产率达60％。实施例2实施例2提出了一种高可纺性聚碳硅烷的制备方法，包括如下步骤：(1)将苄氯化镁和氯甲基氯硅烷按照质量比1：4混合，然后在干燥的氦气氛围下将其研磨成大小为1000目的粉末。(2)将所述步骤(1)得到的粉末溶于超临界流体溶液中，采用超临界流体重结晶法，得到大小均匀的粉末；其中，所述步骤S101得到的粉末与所述超临界流体的质量比为1：40，重结晶过程中的所述超临界流体的压力为100Pa，温度为500℃。(3)将步骤(2)得到的粉末与镁粉、四氢呋喃混合，升高温度至800℃、增加其压强至600Pa，然后采用格氏偶联法，合成含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，再将压强调节为2Pa、温度降至室温；其中，所述步骤(2)得到的粉末与所述镁粉和所述四氢呋喃的质量比为30：1：10。采用格氏偶联法前进行升温和加压时，升温速率为150℃/h，加压速率为150Pa/h。(4)用氢化铝锂还原所述步骤(3)得到的含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，得到液态超支化聚碳硅烷。(5)在氩气氛围下，将所述液态超支化聚碳硅烷置于蒸馏装置中，常压蒸馏并收集500℃温度下的馏分，即为纯净的聚碳硅烷。其中，蒸馏时的升温速率为150℃/h。实施例2制备的碳化硅，纤维连续性较好，纤维合成产率达62％。实施例3实施例3提出了一种高可纺性聚碳硅烷的制备方法，包括如下步骤：(1)将苄氯化镁和氯甲基氯硅烷按照质量比1：3混合，然后在干燥的氩气氛围下将其研磨成大小为900目的粉末。(2)将所述步骤(1)得到的粉末溶于超临界流体溶液中，采用超临界流体重结晶法，得到大小均匀的粉末；其中，所述步骤(1)得到的粉末与所述超临界流体的质量比为1：35，重结晶过程中的所述超临界流体的压力为85Pa，温度为475℃。(3)将步骤(2)得到的粉末与镁粉、四氢呋喃混合，升高温度至600℃、增加其压强至550Pa，然后采用格氏偶联法，合成含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，再将压强调节为1.5Pa、温度降至室温；其中，所述步骤(2)得到的粉末与所述镁粉和所述四氢呋喃的质量比为20：1：8。采用格氏偶联法前进行升温和加压时，升温速率为125℃/h，加压速率为120Pa/h。(4)用氢化铝锂还原所述步骤(3)得到的含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，得到液态超支化聚碳硅烷。(5)在氖气氛围下，将所述液态超支化聚碳硅烷置于蒸馏装置中，常压蒸馏并收集450℃温度下的馏分，即为纯净的聚碳硅烷。其中，蒸馏时的升温速率为125℃/h。实施例3制备的碳化硅，纤维连续性较好，纤维合成产率达65％。本专利技术的高可纺性聚碳硅烷的制备方法，采用超临界流体重结晶法得到颗粒大小、分散均匀的混合物。采用格氏偶联制备得到的超支化的聚碳硅烷，具有优良的流动性，同时，由于以苄氯化镁为原料，在一定程度上减小了聚碳硅烷的支化度，使产物具有更好的线性结构。本专利技术的高可纺性聚碳硅烷的方法制备的聚碳硅烷流动性高，可纺性能也显著提高。在本说明书的描述中，参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高可纺性聚碳硅烷的制备方法，其特征在于，包括：S101：将苄氯化镁和氯甲基氯硅烷按照质量比1：(2～4)混合，然后在干燥的惰性气体氛围下将其研磨成粉末；S102：将所述步骤S101得到的粉末溶于超临界流体溶液中，采用超临界流体重结晶法，得到大小均匀的粉末；其中，所述步骤S101得到的粉末与所述超临界流体的质量比为1：(30～40)，重结晶过程中的所述超临界流体的压力为70Pa～100Pa，温度为450℃～500℃；S103：将步骤S102得到的粉末与镁粉、四氢呋喃混合，升高温度至400℃～800℃、增加其压强至500Pa～600Pa，然后采用格氏偶联法，合成含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，再将压强调节为1Pa～2Pa、温度降至室温；其中，所述步骤S102得到的粉末与所述镁粉和所述四氢呋喃的质量比为(10～30)：1：(5～10)；S104：用氢化铝锂还原所述步骤S103得到的含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，得到液态超支化聚碳硅烷；S105：在惰性气体氛围下，将所述液态超支化聚碳硅烷置于蒸馏装置中，常压蒸馏并收集400℃～500℃温度下的馏分，即为纯净的聚碳硅烷。

【技术特征摘要】
1.一种高可纺性聚碳硅烷的制备方法，其特征在于，包括：S101：将苄氯化镁和氯甲基氯硅烷按照质量比1：(2～4)混合，然后在干燥的惰性气体氛围下将其研磨成粉末；S102：将所述步骤S101得到的粉末溶于超临界流体溶液中，采用超临界流体重结晶法，得到大小均匀的粉末；其中，所述步骤S101得到的粉末与所述超临界流体的质量比为1：(30～40)，重结晶过程中的所述超临界流体的压力为70Pa～100Pa，温度为450℃～500℃；S103：将步骤S102得到的粉末与镁粉、四氢呋喃混合，升高温度至400℃～800℃、增加其压强至500Pa～600Pa，然后采用格氏偶联法，合成含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，再将压强调节为1Pa～2Pa、温度降至室温；其中，所述步骤S102得到的粉末与所述镁粉和所述四氢呋喃的质量比为(10～30)：1：(5～10)；S104：用氢化铝锂还原所述步骤S103得到的含苄氯代液态超支化聚碳硅烷，得到液态超支化聚碳硅烷；S105：在惰性气体氛...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宝林，侯振华，
申请(专利权)人：南昌嘉捷天剑新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江西,36