一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法技术

本发明专利技术提供一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法：以含有硅氢键的液态硅烷与含有1个或2个CH

【技术实现步骤摘要】
一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法
本专利技术属于碳化硅陶瓷先驱体领域，尤其是涉及一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法。
技术介绍
聚碳硅烷作为碳化硅陶瓷材料的先驱体，直接决定了碳化硅陶瓷材料的性能。目前，已经工业化的聚碳硅烷是由聚二甲基硅烷高温裂解而得。但是该路线制备的聚碳硅烷硅氢含量低，由化学方法测得硅氢键含量为0.7～0.8％，而硅氢键的理论含量为1.72％，实际测量值远低于理论值(宋麦丽，傅利坤.SiC先驱体——聚碳硅烷的应用研究进展[J].中国材料进展，2013，032(004):243-248.)。归根到底，是聚二甲基硅烷高温裂解过程中，首先发生硅硅键的断裂，形成液态的低分子量的聚硅烷，再由液态的低分子量的聚硅烷进一步发生重排反应，获得由Si-CH3、Si-CH2-Si、Si-H组成的SiC4、SiC3H等结构单元的低分子量的液态聚碳硅烷，进一步再由低分子量的液态聚碳硅烷之间发生脱氢和/或硅氢键与硅甲基之间的脱甲烷反应，从而获得具有一定分子量的聚碳硅烷。此过程中，获得的低分子量的液态聚碳硅烷硅氢含量低，活性也低，对其直接进行热重分析，所述的低分子量的液态聚碳硅烷1000℃的陶瓷产率几乎为0％。为了弥补低分子量的液态聚碳硅烷1000℃的陶瓷产率的问题，国内做了很多改性研究，比如，采用低分子量的液态聚碳硅烷与四甲基四乙烯基环四硅氧烷(D4Vi)反应，合成了液态聚碳硅烷(LPVCS)，该LPVCS因硅氢键与乙烯基的加成反应而具有了交联特性，从而实现了分子量的增加，防止了聚碳硅烷分子的挥发，保证了一定的陶瓷产率。(王彦桥，宋永才.含乙烯基的液态聚碳硅烷的结构与性能表征[J].有机硅材料，2010(02):20-23.)。现有研究未对如何增加液态聚碳硅烷的硅氢键含量进行研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法，该方法以含有硅氢键的液态硅烷与含有1个或2个CH2＝CH-键的硅烷进行硅氢加成反应获得中间产物，所述含有1个或2个CH2＝CH-键的硅烷的硅原子上连接至少两个Y，所述Y选自：乙氧基、甲氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、Cl、Br和I中的至少一种，所述Y可被还原成硅氢键，含有硅氢键的液态硅烷在消耗一个硅氢键时引入至少一个可被还原成硅氢键的硅烷作为中间产物，还原该中间产物，获得了含有Si(-H)2和/或Si(-H)3的新型液态碳化硅陶瓷先驱体，该新型液态碳化硅陶瓷先驱体可自交联，该新型液态碳化硅陶瓷先驱体可自交联的硅氢键含量高，可成为制备高含量异质元素聚碳硅烷的原料，也可成为合成新型固态聚碳硅烷的原料。具体的技术方案：一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法，包括以下步骤：步骤1、合成第一中间产物；以第一原料与第二原料通过硅氢加成反应获得第一中间产物；所述硅氢加成反应温度为20～200℃，反应时间为1～30h，从而制得所述第一中间产物；所述第一原料与溶剂的质量比为1:0～18；所述第一原料与所述第二原料的质量比为1:0.1～3.2；所述第一原料为含有Si-H的液态硅烷；所述第一原料的分子量为300～510，粘度为10～50cp；所述第二原料含有(X)nSi(Y)m；X为CH2＝CH－A－、CH2＝CH－，A为酰基、酰氧基、饱和烷烃、苯基、环烃；Y为Cl、Br、I、烷氧基中的至少一种，n与m之和等于3和4中的一个，n为1和2中的一个，m为2和3中的一个；所述第二原料的分子量为144～450；步骤2、还原所述第一中间产物制得第二中间产物；向所述第一中间产物中加入还原剂，-20～120℃反应2～20h，将所述Y还原为氢原子，从而制得所述第二中间产物；步骤3、将所述第二中间产物进行固液分离处理，实现固液分离，再除去固体从而制得所述新型液态碳化硅陶瓷先驱体。进一步地，所述步骤一中，所述第一原料为含有硅氢键的液态聚碳硅烷和/或液态聚硅烷，所述第一原料由聚二甲基硅烷裂解制备而得；所述步骤一中，所述第二原料可选自以下化合物中的一种或多种：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三正丙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三正丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二正丙氧基硅烷、甲基乙烯基一正丙氧基一异丙氧基硅烷、甲基乙烯基二异丙氧基硅烷、苯基乙烯基二乙氧基硅烷、苯基乙烯基二甲氧基硅烷、苯基乙烯基二正丙氧基硅烷、乙烯基一甲氧基一乙氧基一正丙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基一正丁氧基硅烷；乙烯基三氯硅烷、乙烯基三碘硅烷、乙烯基三溴硅烷、乙烯基二氯一甲氧基硅烷、乙烯基二氯一乙氧基硅烷、乙烯基二氯一正丙氧基硅烷、乙烯基二氯一异丙氧基硅烷、乙烯基二氯一正丁氧基硅烷、乙烯基二氯一异丁氧基硅烷、乙烯基一氯二甲氧基硅烷、乙烯基一氯二乙氧基硅烷、乙烯基一氯二正丙氧基硅烷、乙烯基一氯二异丙氧基硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、甲基乙烯基一氯一甲氧基硅烷、甲基乙烯基一氯一乙氧基硅烷、甲基乙烯基一氯一正丙氧基硅烷、甲基乙烯基一氯一异丙氧基硅烷、甲基乙烯基一氯一正丁氧基硅烷、甲基乙烯基一氯一异丁氧基硅烷、乙烯基一氯二乙氧基硅烷、乙烯基一氯二正丙氧基硅烷、乙烯基一氯二异丙氧基硅烷、丙烯基三氯硅烷、丙烯基三溴硅烷、丙烯基三碘硅烷、丙烯基三乙氧基硅烷、丙烯基三甲氧基硅烷、丙烯基三丙氧基硅烷、甲基丙烯基二乙氧基硅烷、甲基丙烯基二甲氧基硅烷、甲基丙烯基二丙氧基硅烷、苯基丙烯基二乙氧基硅烷、苯基丙烯基二甲氧基硅烷、苯基丙烯基二丙氧基硅烷、丙烯基一甲氧基一乙氧基一丙氧基硅烷；一乙烯基一丙烯基二乙氧基硅烷、一乙烯基一丙烯基二甲氧基硅烷、一乙烯基一丙烯基二丙氧基硅烷、一乙烯基一丙烯基二乙氧基硅烷、一乙烯基一丙烯基二甲氧基硅烷、一乙烯基一丙烯基二丙氧基硅烷、二乙烯基二乙氧基硅烷、二乙烯基二甲氧基硅烷、二乙烯基二正丙氧基硅烷、二乙烯基二异丙氧基硅烷、二乙烯基二正丁氧基硅烷、二乙烯基二氯硅烷、二乙烯基二碘硅烷、二乙烯基二溴硅烷、二乙烯基一氯一甲氧基硅烷、二乙烯基一氯一乙氧基硅烷、二乙烯基一氯一正丙氧基硅烷、二乙烯基一氯一异丙氧基硅烷、二乙烯基一氯一正丁氧基硅烷、二乙烯基一氯一异丁氧基硅烷。进一步地，所述步骤二中，所述还原剂为氢化铝锂、氢化锂、氢化镁、氢化钠和红铝中的至少一种。进一步地，所述步骤一中，所述第一原料与溶剂的质量比为1:0。进一步地，所述步骤一中，所述第一原料与溶剂的质量比为1:0.1～1.0；所述溶剂为二甲苯、甲苯、环己烷中的至少一种。进一步地，所述新型液态碳化硅陶瓷先驱体分子量为402～1540，粘度为15～1643cp。进一步地，所述新型液态碳化硅陶瓷先驱体的硅氢键含量为0.34～1.40mol/100g，所述新型液态碳化硅陶瓷先驱体可脱氢自交联。进一步地，所述新型液态碳化硅陶瓷先驱体脱氢自交联后，1000℃的陶瓷产率高于20％。进一步地，所述新型液态碳化硅陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法，其特征是：包括以下步骤：/n步骤1、合成第一中间产物；/n以第一原料与第二原料通过硅氢加成反应获得第一中间产物；/n所述硅氢加成反应温度为20～200℃，反应时间为1～30h，从而制得所述第一中间产物；/n所述第一原料与溶剂的质量比为1:0～18；/n所述第一原料与所述第二原料的质量比为1:0.1～3.2；/n所述第一原料为含有Si-H的液态硅烷；/n所述第一原料的分子量为300～510，粘度为10～50cp；/n所述第二原料含有(X)nSi(Y)m；X为CH

【技术特征摘要】
1.一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1、合成第一中间产物；
以第一原料与第二原料通过硅氢加成反应获得第一中间产物；
所述硅氢加成反应温度为20～200℃，反应时间为1～30h，从而制得所述第一中间产物；
所述第一原料与溶剂的质量比为1:0～18；
所述第一原料与所述第二原料的质量比为1:0.1～3.2；
所述第一原料为含有Si-H的液态硅烷；
所述第一原料的分子量为300～510，粘度为10～50cp；
所述第二原料含有(X)nSi(Y)m；X为CH2＝CH－A－或CH2＝CH－，A为酰基、酰氧基、饱和烷烃、苯基、环烃；Y为Cl、Br、I、烷氧基中的至少一种，n与m之和等于3和4中的一个，n为1和2中的一个，m为2和3中的一个；
所述第二原料的分子量为144～450；
步骤2、还原所述第一中间产物制得第二中间产物；
向所述第一中间产物中加入还原剂，-20～120℃反应2～20h，将所述Y还原为氢原子，从而制得所述第二中间产物；
步骤3、将所述第二中间产物进行固液分离处理，除去固体，从而制得所述新型液态碳化硅陶瓷先驱体。


2.根据权利要求1所述的一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法，其特征是：所述步骤一中，所述第一原料为含有硅氢键的液态聚碳硅烷和/或液态聚硅烷，所述第一原料由聚二甲基硅烷裂解制备而得；
所述步骤一中，所述第二原料可选自以下化合物中的一种或多种：乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三正丙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三正丁氧基硅烷、乙烯基三异丁氧基硅烷、乙烯基三叔丁氧基硅烷、甲基乙烯基二乙氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二正丙氧基硅烷、甲基乙烯基一正丙氧基一异丙氧基硅烷、甲基乙烯基二异丙氧基硅烷、苯基乙烯基二乙氧基硅烷、苯基乙烯基二甲氧基硅烷、苯基乙烯基二正丙氧基硅烷、乙烯基一甲氧基一乙氧基一正丙氧基硅烷、乙烯基二甲氧基一正丁氧基硅烷；乙烯基三氯硅烷、乙烯基三碘硅烷、乙烯基三溴硅烷、乙烯基二氯一甲氧基硅烷、乙烯基二氯一乙氧基硅烷、乙烯基二氯一正丙氧基硅烷、乙烯基二氯一异丙氧基硅烷、乙烯基二氯一正丁氧基硅烷、乙烯基二氯一异丁氧基硅烷、乙烯基一氯二甲氧基硅烷、乙烯基一氯二乙氧基硅烷、乙烯基一氯二正丙氧基硅烷、乙烯基一氯二异丙氧基硅烷、甲基乙烯基二氯硅烷、甲基乙烯基一氯一甲氧基硅烷、甲基乙烯基一氯一乙氧基硅烷、甲基乙烯基一氯一正丙氧基硅烷、甲基乙烯基一氯一异丙氧基硅烷、甲基乙烯基一...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾喜双，周永江，郏保琪，曹义，张雄军，尚来东，
申请(专利权)人：宁波曙翔新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33