一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体抗水氧改性方法技术

本发明专利技术公开一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体抗水氧改性方法，该先驱体为sp3杂化的硼氮桥连接的六元环结构先驱体，相比于现有技术中六元环结构的先驱体，本发明专利技术sp3杂化的硼氮桥结构为六元环提供了更多的共用电子，对缺电子结构的硼氮六元环起到稳定作用，提高了先驱体的抗水氧性能，使得先驱体存储、成型与加工过程不要求惰性气氛保护，有利于简化陶瓷成型加工工艺，降低生产成本。该抗水氧改性方法首先以氨硼烷和硼吖嗪为原料，将sp3杂化的硼氮化合物分别接枝到sp2杂化的硼吖嗪上，形成p

【技术实现步骤摘要】
一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体抗水氧改性方法


[0001]本专利技术涉及高分子聚合物
，尤其是一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体抗水氧改性方法。

技术介绍

[0002]先驱体转化法(PDCs)是一种非常有吸引力的陶瓷制备方法，特别是在非氧化物系统中，通常被用来设计具有成分和结构均匀性的先进陶瓷，如SiC，Si3N4，BN等。先驱体转化法可以通过设计先驱体的分子结构和化学性质，制备传统工艺无法获得的复杂BN陶瓷形状。
[0003]氮化硼(BN)陶瓷先驱体包括硼吖嗪和三氯环硼氮烷及其聚合衍生物(聚环硼氮烷和聚[三(烷胺基)环硼氮烷]等)。然而，目前所有已知的氮化硼先驱体均对空气中的水氧敏感，其合成条件以及加工成型过程要求无水无氧环境，否则先驱体极易氧化水解变质，进而对制备的BN陶瓷性能产生巨大影响，这严重阻碍了氮化硼先驱体的推广应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体及其抗水氧改性方法、应用，用于克服现有技术中氮化硼先驱体对水氧敏感等缺陷。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体，所述无碳氮化硼先驱体为sp3杂化的硼氮桥连接的六元环结构先驱体，其结构通式为：
[0006][0007]为实现上述目的，本专利技术还提出一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体的抗水氧改性方法，包括以下步骤：
[0008]S1：氨硼烷接枝取代硼吖嗪；
[0009]将氨硼烷在第一溶剂中配置形成氨硼烷悬浮液，加入贵金属催化剂；
[0010]将硼吖嗪逐滴滴加至氨硼烷悬浮液中，搅拌，得到混合液；
[0011]对所述混合液减压蒸馏并过滤，得到的固体依次用甲苯和乙醚洗涤，真空干燥，得到白色固体；
[0012]S2：改性硼吖嗪缩聚：
[0013]称取硼吖嗪，将硼吖嗪与所述白色固体一起添加到第二溶剂中形成混合悬浮液，
搅拌，过滤并减压蒸馏，真空干燥，得到无碳氮化硼先驱体。
[0014]为实现上述目的，本专利技术还提出一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体的应用，将上述所述的无碳氮化硼先驱体或者上述所述抗水氧改性方法制备的无碳氮化硼先驱体应用于氮化硼陶瓷材料制备中。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
[0016]1、本专利技术提供的高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体为sp3杂化的硼氮桥连接的六元环结构先驱体，相比于现有技术中六元环结构的先驱体，本专利技术sp3杂化的硼氮桥结构为六元环提供了更多的共用电子，对缺电子结构的硼氮六元环起到稳定作用，提高了先驱体的抗水氧性能，使得先驱体存储、成型与加工过程不要求惰性气氛保护，有利于简化陶瓷成型加工工艺，降低生产成本；该无碳氮化硼先驱体不含碳、氧、硅等杂元素，分子式中不含碳元素，制备陶瓷时无需不熔化与脱碳处理，显著简化先驱体转化法制备BN陶瓷的热处理陶瓷化工艺流程；同时，先驱体分子式中不含碳元素，使其具有较高陶瓷产率(>80％)，有利于增加致密度，提高陶瓷机械性能。
[0017]2、本专利技术提供的高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体的抗水氧改性方法，首先以氨硼烷和硼吖嗪为原料，将sp3杂化的硼氮化合物分别接枝到sp2杂化的硼吖嗪上，形成p
‑
π共轭结构，为整体缺电子的硼氮六元环提供电子，提高六元环的抗水氧能力。然后利用硼吖嗪与上一步制备的白色固体，通过进一步的反应交联，提高无碳先驱体的分子量与陶瓷产率，最终制备得到无碳氮化硼先驱体，该先驱体不仅具有良好的抗水氧性能，并且在先驱体转化法制备氮化硼陶瓷时可以减少孔结构形成，氮化硼陶瓷更均匀致密。本专利技术提供的制备方法工艺简单，且不引入碳、氧、硅等杂元素，制备的无碳氮化硼先驱体为sp3杂化的硼氮桥连接的六元环结构先驱体。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0019]图1为实施例1所得先驱体的热失重曲线；
[0020]图2为实施例1所得先驱体的FT
‑
IR谱图；
[0021]图3为外部环境下放置不同时间的实施例1所得先驱体的FT
‑
IR谱图。
[0022]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种
技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0025]无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
[0026]本专利技术提出一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体，所述无碳氮化硼先驱体为sp3杂化的硼氮桥连接的六元环结构先驱体，其结构通式为：
[0027][0028]相比于现有技术中六元环结构的先驱体，sp3杂化的硼氮桥结构为提供了六元环提供了更多的共用电子，对缺电子结构的硼氮六元环起到稳定作用，提高了先驱体的抗水氧性能。
[0029]优选地，所述无碳氮化硼先驱体的结构组成单元为：
[0030][0031]分子式中不含碳元素，具有较高陶瓷产率。
[0032]本专利技术还提出一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体的抗水氧改性方法，包括以下步骤：
[0033]S1：氨硼烷接枝取代硼吖嗪；
[0034]将氨硼烷在第一溶剂中配置形成氨硼烷悬浮液，加入一定量的贵金属催化剂(铂/铑/钯)；
[0035]将硼吖嗪逐滴滴加至氨硼烷悬浮液中，搅拌，得到混合液；
[0036]对所述混合液减压蒸馏并过滤，得到的固体依次用甲苯和乙醚洗涤，真空干燥，得到白色固体。
[0037]反应过程为：
[0038][0039]S2：改性硼吖嗪缩聚：
[0040]称取硼吖嗪，将硼吖嗪与所述白色固体一起添加到第二溶剂中形成混合悬浮液，搅拌，过滤并减压蒸馏，真空干燥以除去所有痕量的溶剂，得到无碳氮化硼先驱体。
[0041]反应过程为：
[0042][0043]优选地，在步骤S1中，硼吖嗪与氨硼烷的摩尔比例为(1:2)～(1:8)。控制该比例以促进反应进行，提高反应产率。
[0044]优选地，在步骤S1中，所述氨硼烷悬浮液中氨硼烷浓度为0.05～0.5mol/L。确保氨硼烷良好分散在溶剂中，减少团聚，同时又能保证反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体，其特征在于，所述无碳氮化硼先驱体为sp3杂化的硼氮桥连接的六元环结构先驱体，其结构通式为：2.如权利要求1所述的无碳氮化硼先驱体，其特征在于，所述无碳氮化硼先驱体的结构组成单元为：3.一种高陶瓷产率的无碳氮化硼先驱体的抗水氧改性方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：氨硼烷接枝取代硼吖嗪；将氨硼烷在第一溶剂中配置形成氨硼烷悬浮液，加入贵金属催化剂；将硼吖嗪逐滴滴加至氨硼烷悬浮液中，搅拌，得到混合液；对所述混合液减压蒸馏并过滤，得到的固体依次用甲苯和乙醚洗涤，真空干燥，得到白色固体；S2：改性硼吖嗪缩聚：称取硼吖嗪，将硼吖嗪与所述白色固体一起添加到第二溶剂中形成混合悬浮液，搅拌，过滤并减压蒸馏，真空干燥，得到无碳氮化硼先驱体。4.如权利要求3所述的抗水氧改性方法，其特征在于，在步骤S1中，硼吖嗪与氨硼烷的摩尔比例为(1:2)～(1:8)。5.如权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兵，杜贻昂，王应德，邵长伟，王小宙，韩成，龙鑫，李威，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：