新型聚硼硅氮烷杂化树脂的制备研究.pdf

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1、研究·开发，２０１４，２８（５）：３３９～３４２ＳＩＬＩＣＯＮＥＭＡＴＥＲＩＡＬ　新型聚硼硅氮烷杂化树脂的制备研究胡笛，杨丽萍，李永明，张宗波，徐彩虹（中国科学院化学研究所，北京１００１９０）摘要：以聚硼硅氮烷（ＰＳＮＢ）、Ｎ－乙烯基吡咯烷酮（ＮＶＰ）为原料，由过氧化二异丙苯（ＤＣＰ）引发自由基共聚合反应，制备了聚硼硅氮烷（ＰＳＮＢ／ＮＶＰ）杂化树脂。采用差示扫描量热仪、热失重仪、红外光谱仪、平板流变仪等对杂化树脂的热性能、固化过程、流变行为等

2、进行测试。结果表明，随着ＰＳＮＢ与ＮＶＰ的质量比的提高，杂化树脂的热稳定性升高，ＰＳＮＢ与ＮＶＰ质量比为２０／８０的杂化树脂在热质量损失率达到为５％时的温度较聚Ｎ－乙烯基吡咯烷酮提高近２００℃；由杂化树脂高温裂解可得到硅硼碳氮多孔陶瓷，其孔尺寸及分布极不均匀。关键词：杂化树脂，聚硼硅氮烷，Ｎ－乙烯基吡咯烷酮，陶瓷前驱体，硅硼碳氮多孔陶瓷中图分类号：＋＋Ｏ６３４４１；Ｏ６３４３１文献标识码：Ａ文章编号：１００９－４３６９（２０１４）０５－０３３９－０４聚硅氮烷是一类具有优异耐高温、抗氧化性ＣＨ２能的含硅聚合物。将硼元素引入聚硅氮烷中

3、即得ＨＣＮＨＨ到聚硼硅氮烷（ＰＳＮＢ）。ＰＳＮＢ经高温裂解得到ＨＨＨＳｉＮＢＮＳｉＮ（１）的硅硼碳氮（ＳｉＢＣＮ）陶瓷可耐２０００℃的高温，［ＣＨ３ＣＨ３大大优于其它硅基陶瓷材料的耐温性１］。长期以来，有关聚硅氮烷的研究主要集中在作为陶瓷１２　杂化树脂及ＳｉＢＣＮ多孔陶瓷的制备前驱体的设计与应用方面［２－７］，近年来也有少部将ＰＳＮＢ与ＮＶＰ按不同质量比混合，加入分工作涉及用聚硅氮烷改性其它树脂或作为杂化一定量的ＤＣＰ，充分搅拌混合；然后，置于尺树脂的研究［８－１０］，但鲜见用ＰＳＮＢ制

4、备杂化树脂寸为３０ｍｍ×２５ｍｍ的钢制模具中，在一定条的报道。本实验室对ＰＳＮＢ的热性能、流变性能件（１００℃×４ｈ、１２０℃×２ｈ、１４０℃×２ｈ、及硅氧碳多孔陶瓷的制备及性能进行了研１８０℃×２ｈ，升温速率１℃／ｍｉｎ）下固化，得到究［１１－１３］。本实验在此基础上，以ＰＳＮＢ、Ｎ－乙淡黄色块状固体ＰＳＮＢ／ＮＶＰ杂化树脂；将杂化烯基吡咯烷酮（ＮＶＰ）为原料，采用自由基共树脂置于ＳｅｎｔｒｏＴｅｃｈ公司的ＧＳＬ１４００Ｘ型管式炉中，在Ａｒ气氛中、一定条件（２５０℃×２ｈ及聚法制得ＰＳＮＢ／ＮＶＰ杂化树脂，研究了该树脂的热性能、固化过

5、程、流变行为；并将杂化树脂３５０℃、４５０℃、５５０℃、１０００℃各１ｈ，升温速率依次为１℃／ｍｉｎ、０５℃／ｍｉｎ、３℃／ｍｉｎ）下裂进行高温裂解得到ＳｉＢＣＮ多孔陶瓷。解，制得ＳｉＢＣＮ多孔陶瓷。１３　测试与表征１　实验流变行为：采用美国ＴＡ公司的ＡＲ２０００流１１　主要试剂变仪测量，平板模式，平板直径２５ｍｍ，升温速—聚硼硅氮烷（ＰＳＮＢ）：其结构见式１，Ｍｎ＝９３８ｇ／ｍｏｌ，黏度３４２４ｍＰａ·ｓ，自制［１３］；Ｎ－乙收稿日期：２０１３０２１０。烯基吡咯烷酮（作者简介：胡笛（１９７９—），女，助理研究员，主要从事新ＮＶＰ）

6、：ＡＲ，Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ公型有机硅材料的制备与性能研究。司；过氧化二异丙苯（基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ２１３０４１０２）、科技部ＤＣＰ）、偶氮二异丁腈９７３计划（Ｎｏ２０１２ＣＢ９３３２００，Ｎｏ２０１０ＣＢ９３４７０５０）。（ＡＩＢＮ）：ＡＲ，国药集团化学试剂公司。联系人，Ｅ－ｍａｉｌ：ｃａｉｈｏｎｇ＠ｉｃｃａｓａｃｃｎ。·３４０·第２８卷率４℃／ｍｉｎ；固化过程中的吸放热分析：采用日脂的差示扫描量热（ＤＳＣ）曲线。本精工公司的ＳＩＩＥＸＳＴＡＲ６０００－ＤＳＣ６２２０型差示扫描量热仪进行；杂化树脂的分子

7、结构：采用Ｂｒｕｋｅｒ的ＴＥＮＳＯＲ－２７型傅里叶红外光谱仪测试，ＫＢｒ压片及ＫＢｒ盐片涂覆，波长范围４００～－１４０００ｃｍ；多孔陶瓷形貌：通过日本日立公司的Ｓ－４３００型场发射扫描电子显微镜观察；杂化树脂的热稳定性：采用日本精工公司的ＳＩＩＷＸＳＴＡＲ６０００－ＴＧＡ６３００型热失重仪测试；杂化树脂的紫外可见光透过率：采用日本日立公司的Ｕ－３９００紫外分光光度计测试，波长范围３００～图２　ＰＳＮＢ／ＮＶＰ杂化树脂的ＤＳＣ曲线８００ｎｍ。由图２可见，ＰＳＮＢ、ＮＶＰ的ＤＳＣ曲线均只２　结果与讨论有一个固化放热峰，分别在１７２℃、１１９

8、℃处；２１　ＰＳＮＢ／ＮＶＰ杂化树脂的表征而杂化树脂的ＤＳＣ曲线的放热峰位随ｍＰＳＮＢ／ｍＮＶＰ图１为不同ＰＳＮＢ与ＮＶＰ质量比（ｍＰＳＮＢ／ｍＮＶＰ）值的改变而改变。ｍＰＳＮＢ／ｍＮＶＰ在