碳化硅陶瓷先驱体聚甲基硅烷的研究进展

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1、硅酸盐学报•898・2009年碳化硅陶瓷先驱体聚甲基硅烷的研究进展邢欣刘琳苟燕子李效东国防轟技大学新型陶瓷纤维及其复合材料国防科技重点实验室长沙410073摘要介绍了聚甲基硅烷的主要合成方法和性能特别是其反应活性和高温热裂解性能。综述了聚甲基硅烷及其改性先驱体应用于制备碳化硅纤维、碳化硅基复合材料、多孔陶瓷材料等领域的研究进展。聚甲基硅烷作为碳化硅陶瓷先驱体其制备简单、热解产物接近碳化硅的化学计量比具有广阔的应用前景。未来该领域的研究重点是聚甲基硅烷的规模化合成低成本改性聚甲基硅烷先驱体研究聚甲基硅烷系列复合先驱体的制备等。关键词聚

2、甲基硅烷陶瓷先驱体碳化硅纤维碳化硅基复合材料中图分类号TQ174.75文献标志码A文章编号0454-5648200905-0898-07RESEARCHPROGRESSOFPOLYMETHYLSILANEINPRECURSOROFSILICONCARBIDECERAMICSXINGXinLIULinGOUYanziLIXiaodongKeyLaboratoryofCeramicFiberandCompositesNationalUniversityofDefenseTechnologyChangsha410073ChinaAbstr

3、act:Thepreparationmethodsandmainpropertiesofpolymethylsilaneareintroducedparticularlyitsreactivityandpyrolysisbe-hariouratthehightemperature.Theresearchprogressesoftheappliedareasofpolymethylsilaneandthemodifiedpolymethylsilanepre-cursorinsiliconcarbidefibersiliconcarb

4、idebasedceramiccompositesandmicro-/macro-porousceramicsarereviewed・Theprepara-tionprocessofpolymethylsilaneissimpleitspyrolysisproducthasnear-stoichiometricsiliconcarbide.Furtherresearchkeypointsfocusonscaledsynthesisofpolymethylsilanestudiesonlowcostmodifiedpolymethyl

5、silanepreparationofhybridprecursorpolymeretc.Keywords:polymethylsilaneceramicprecursorpolymersiliconcarbidefiberssiliconcarbidebasedcomposites陶瓷先驱体聚合物简称陶瓷先驱体或先驱体是用化学方法合成的一类聚合物。它可以在一定温度范围内发牛裂解转化为无机陶瓷1而这种由有机聚合物转化为无机物的方法即称为先驱体转化法。1975年H本东北大学的矢岛教授由聚二甲基硅烷polydimethylsilaneP

6、DMS热裂解重排获得聚碳硅烷polycarbosilanePCS再由PCS先驱体无机化制备了SiC纤维。1-2先驱体转化法除了制备陶瓷纤维外还可制备陶瓷基复合材料、陶瓷涂层、陶瓷微粉、多孔陶瓷等这些为21世纪航空、航天及高技术领域中结构材料和功能材料的发展起到极大的推动作用。3这些陶瓷材料大部分是以PCS为先驱体进行制备的。PCS的合成工艺复杂成本高陶瓷转化率较低一般在6070之间4-6所制备的碳化硅陶瓷一般富碳使得陶瓷材料的高温抗氧化性能降低。7-8聚甲基硅烷polymethyl・silanePMS以其制备简单、热解产物接近SiC

7、化学计量比引起人们的关注。9-11PMS是组成最简单的带有活性侧基的聚硅烷室温下呈液态、油状具有一定的黏度相对分子量为4001000其主要的结构单元为一CH3SiH—12由于Si—H键的活性直链分子很容易脱氢交联致使所得聚合物部分支化或交联。其组成可由CH3HSixCH3Sil??xn表示x根据反应条件的不同而改变。PMS的研究始于20世纪80年代13-14由于其分子中C/Si的摩尔比为1:1且含有大量的Si—H活性基团因此大量的研究集中于以其为先驱体制备具有化学计量比的SiC陶瓷方面。7-1215收稿日期2008-08-26o修改

8、稿收到日期2008-10-15o慕金项R国家自然科学慕金50802114装备预研基金9140C8201020803资助项R。第一作者邢欣1976—女博士副研究员。Receiveddate:2008-08-26.Approveddate