分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，包括步骤：将二甲基二氯硅烷溶于甲苯中，得到第一混合溶液；避光条件下，将钠砂置于第一混合溶液中，在氨气环境下，进行第一次加热回流，冷却至室温，得到第二混合溶液；在第二混合溶液中滴加无水乙醇，抽滤获取沉淀；将沉淀与钠砂混合，然后置于甲苯中，在氨气环境下，进行第二次加热回流，得到第三混合溶液；在第三混合溶液中滴加无水乙醇，抽滤获取沉淀，然后将沉淀洗涤干燥，得到白色粉末状产物聚二甲基硅烷。本发明专利技术提供的制备方法简单，不需要复杂设备，制备得到的聚二甲基硅烷产率高，分子量大，分子分布范围窄，高温下裂解重排可生成高分子量比重大、性能均匀的聚碳硅烷。

【技术实现步骤摘要】
分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法
本专利技术涉及高温陶瓷材料
，具体涉及一种分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法。
技术介绍
聚二甲基硅烷(PDMS)常温下是一种白色粉末状晶体，不溶不熔。在360-420℃高温下易发生分解重排反应，得到反应产物聚碳硅烷(PCS)。聚碳硅烷是制备碳化硅(SiC)纤维的重要前驱体材料。聚碳硅烷的组成、结构对于制备的SiC纤维的性能具有决定性的作用。特别地，提高PCS的高分子部有利于提高SiC纤维的强度，PCS分子量的分布也决定了碳化硅纤维的可纺性。另外，PCS中碳和氧元素的含量也影响了碳化硅纤维的高温力学性能。因此，制备分子量分布合理、杂质元素少的聚碳硅烷成为碳化硅纤维发展中的一个亟需解决的问题。聚二甲基硅烷是制备聚碳硅烷的常用前驱体材料。聚二甲基硅烷制备聚碳硅烷是一个复杂的物理化学过程。聚二甲基硅烷分子链中含有大量的Si-Si键。在受热过程中，由于Si-Si键键能较Si-C键与C-H键低，极易发生断裂生成自由基，自由基转位重排为Si-C结构，进一步缩合生成固体产物聚碳硅烷(PCS)。宋永才(宋永才,商瑶,冯春祥,等.聚二甲基硅烷的热分解研究[J].高分子学报,1995,1(6):753-757.)等人认为，在PDMS分解初期还会产生大量的气态和液态分解物。其中，液态分解物是线性和环状硅烷低聚体的混合物。在热解过程中，液态分解物进一步受热也会变为聚碳硅烷。即反应中，产物聚碳硅烷来源于两部分：聚二甲基硅烷直接受热分解、重排缩聚得到和液态分解物转化得到。因此，产物聚碳硅烷分子量分布宽，高分子部占比少，不宜用作碳化硅纤维的前驱体。因此，制备一种分子量分布均匀的PDMS，使其受热反应产物聚碳硅烷的生成路径单一化，是今后发展的一个重要方向。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术目的在于提供一种分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，方法简单，不需要复杂设备，制备得到的聚二甲基硅烷产率高，分子量大，分子分布范围窄，高温下裂解重排可生成高分子量比重大、性能均匀的聚碳硅烷。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术提供了一种分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，包括步骤：S1：将二甲基二氯硅烷((CH3)2SiCl2)溶于甲苯中，得到第一混合溶液；S2：避光条件下，将钠砂置于第一混合溶液中，在氨气环境下，进行第一次加热回流，冷却至室温，得到第二混合溶液；S3：在第二混合溶液中滴加无水乙醇，抽滤获取沉淀；S4：将沉淀与钠砂混合，然后置于甲苯中，在氨气环境下，进行第二次加热回流，得到第三混合溶液；S5：在第三混合溶液中滴加无水乙醇，抽滤获取沉淀，然后将沉淀洗涤干燥，得到聚二甲基硅烷。S2和S4中，钠砂的制备方法包括步骤：将金属钠置于甲苯中，在氮气保护下搅拌至金属钠完全熔融，然后冷却，得到细碎钠砂。需要说明的是，金属钠优选为新切割的金属钠。优选地，每100ml甲苯中投入金属钠的质量为10～25g，搅拌的速率为200～300r/min。S2中，第一次加热回流的条件包括：105～110℃加热回流24～36h；S4中，第二次加热回流的条件包括：加压至0.2～0.5MPa，160～180℃加热回流1～2h。S1中，二甲基二氯硅烷与甲苯的体积比为(1～2)：1。S2中，每100ml第一混合溶液中加入钠砂的质量为10～15g，氨气的流量为100～200ml/min。S3中，无水乙醇与第二混合溶液的体积比为(1～2)：10。S4中，沉淀与钠砂的质量比为(1～2)：1；每100ml甲苯中，沉淀与钠砂的加入总质量为20～40g；氨气的流量为100～200ml/min。S5中，无水乙醇与第三混合溶液的体积比为(1～2)：10。本专利技术还保护根据上述方法制备得到的聚二甲基硅烷。本专利技术提供的技术方案，具有如下的有益效果：(1)本专利技术以二甲基二氯硅烷为原料，利用金属钠和氨气的高还原性生成还原产物聚二甲基硅烷，制备方法简单，不需要复杂设备；(2)本专利技术制备得到的聚二甲基硅烷(PDMS)产率高，分子量大，分子分布均匀，范围窄；高温下的裂解重排产物聚碳硅烷高分子量比重大、性能均匀，是制备碳化硅纤维的优良前驱体。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。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，因此只是作为示例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。本专利技术提供一种分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，包括步骤：S1：将精制的二甲基二氯硅烷溶于甲苯中，二甲基二氯硅烷与甲苯的体积比为(1～2)：1，得到第一混合溶液；S2：避光条件下，将钠砂置于第一混合溶液中，每100ml第一混合溶液中加入钠砂的质量为10～15g，在流量为100～200ml/min的氨气环境下，105～110℃加热回流24～36h，然后冷却至室温，得到第二混合溶液；S3：在第二混合溶液中滴加无水乙醇，无水乙醇与第二混合溶液的体积比为(1～2)：10，抽滤获取沉淀；S4：将沉淀与钠砂以(1～2)：1的质量比混合，然后置于甲苯中，每100ml甲苯中，沉淀与钠砂的加入总质量为20～40g；在100～200ml/min的氨气环境下，加压至0.2～0.5MPa，然后160～180℃加热回流1～2h，得到第三混合溶液；S5：在第三混合溶液中滴加无水乙醇，无水乙醇与第三混合溶液的体积比为(1～2)：10，抽滤获取沉淀，然后将沉淀洗涤干燥，得到白色粉末状产物聚二甲基硅烷。其中，S2和S4中的钠砂的制备方法包括步骤：将新切割的金属钠置于甲苯中，每100ml甲苯中投入金属钠的质量为10～25g，在氮气保护下以200～300r/min的搅拌速率搅拌至金属钠完全熔融，然后冷却，得到细碎钠砂。下面结合具体实施例对本专利技术提供的分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法作进一步说明。实施例一本实施例提供一种分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，包括步骤：S1：将精制的二甲基二氯硅烷((CH3)2SiCl2)溶于甲苯中，二甲基二氯硅烷与甲苯的体积比为1：1，得到第一混合溶液；S2：避光条件下，将20g钠砂置于200ml第一混合溶液中，通入氨气，流量为200ml/min，保持温度在105℃，加热回流24h，然后冷却至室温，得到第二混合溶液；S3：在第二混合溶液中滴加30ml无水乙醇，抽滤获取沉淀；S4：将10g沉淀与10g钠砂混合，然后置于100ml甲苯中，在流量为200ml/min的氨气环境下，加压至0.2MPa，保持温度160℃，加热回流1h，得到第三混合溶液；S5：在第三混合溶液中滴加20ml无水乙醇，抽滤获取沉淀，然后将沉淀洗涤干燥，得到白色粉末状产物聚二甲基硅烷PDMS。其中，S2和S4中的钠砂的制备方法包括步骤：将新切割的金属钠40g置于200ml甲苯中，在氮气保护下以200r/min的搅拌速率搅拌至金属钠完全熔融本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1：将二甲基二氯硅烷溶于甲苯中，得到第一混合溶液；S2：避光条件下，将钠砂置于所述第一混合溶液中，在氨气环境下，进行第一次加热回流，冷却至室温，得到第二混合溶液；S3：在所述第二混合溶液中滴加无水乙醇，抽滤获取沉淀；S4：将所述沉淀与钠砂混合，然后置于甲苯中，在氨气环境下，进行第二次加热回流，得到第三混合溶液；S5：在所述第三混合溶液中滴加无水乙醇，抽滤获取沉淀，然后将沉淀洗涤干燥，得到聚二甲基硅烷。

【技术特征摘要】
1.一种分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1：将二甲基二氯硅烷溶于甲苯中，得到第一混合溶液；S2：避光条件下，将钠砂置于所述第一混合溶液中，在氨气环境下，进行第一次加热回流，冷却至室温，得到第二混合溶液；S3：在所述第二混合溶液中滴加无水乙醇，抽滤获取沉淀；S4：将所述沉淀与钠砂混合，然后置于甲苯中，在氨气环境下，进行第二次加热回流，得到第三混合溶液；S5：在所述第三混合溶液中滴加无水乙醇，抽滤获取沉淀，然后将沉淀洗涤干燥，得到聚二甲基硅烷。2.根据权利要求1所述的分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，其特征在于：S2和S4中，所述钠砂的制备方法包括步骤：将金属钠置于甲苯中，在氮气保护下搅拌至金属钠完全熔融，然后冷却，得到细碎钠砂。3.根据权利要求2所述的分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，其特征在于：每100ml所述甲苯中投入所述金属钠的质量为10～25g，所述搅拌的速率为200～300r/min。4.根据权利要求1所述的分子量分布均匀的聚二甲基硅烷的制备方法，其特征在于：S2中，所述第一次加热回流的条件包括：105～110℃加热回流24～36h；...

【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