含钛聚碳硅烷的合成、表征及其形成机理研究.pdfVIP

何国梅 等：含钛聚碳硅烷的合成、表征及其形成机理研究 含钛聚碳硅烷的合成、表征及其形成机理研究 何 国梅 ，陆雪川 ，丁马太 ，夏海平 (1．厦门大学 化学化工学院，福建 厦门361005； 2．厦门大学 材料学院，特种先进材料实验室 ，福建 厦门361005) 摘 要： 以合成聚碳硅 烷的副产品——液 态小分子 本文以这些 LPCS副产 品为原料 ，令其与钛酸正丁酯 聚碳硅烷 (LPCS)和钛酸正丁酯为原料 ，合成含钛 聚碳 ’ 反应 ，合成 了含钛的聚碳硅烷 (p0lytitanocarbosi1ane， 硅烷 ，并通过产物 的凝胶液相色谱 、核磁、红外等表征 PTCS)，可作为 SiC陶瓷材料先驱体使用，变废为宝。 方法研 究其反应机理。研 究表 明，液态小分子聚碳硅 本文主要通过分析和表征 ，探讨其合成机理。 烷 的Si—H基 团受热分解所形成的 自由基 ，部分相互 2 实 验 偶联 ，另一部分则与钛酸丁酯发生 自由基取代反应 ，从 而形成含钛 聚碳硅烷 ，并 因链 的增长，分子量相应增 2．1 试剂 大，最终形成主分子链 由支化或交联度较 高的链段所 二甲苯 、钛酸正丁酯 ，均为分析纯，国药集 团；二 甲 组成的含钛聚碳硅烷，具有较高的陶瓷产率，可以用作 苯 ，使用前经钠一二苯甲酮除水蒸馏纯化 ；钛酸正丁酯 ， SiC陶瓷的先驱体 。 使用前经减压蒸馏纯化。四氢呋喃，HPLC级，Aeros。 关键词 ： 含钛聚碳硅烷；碳化硅 ；陶瓷；先驱体 液态小分子量聚碳硅烷 (LPCS)，实验室制备 固态聚碳 中图分类号： O63；TQ34 文献标识码 ：A 硅烷时之副产物。 文章编号 ：100I-9731(2011)12-2265-04 2．2 测试仪器与表征方法 2．2．1 分子量及其分布测定 1 引 言 凝胶液相色谱仪 ，GPC，Agilent1100Series型 ；凝 SiC具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀、低热膨胀系数 胶色谱柱 ，WatersStryragelHR3及 HR1型；溶剂和 和低密度等优异性能，以其为基体的复合材料为耐高 流动相，四氢呋喃，流速为 0．8mL／min；标样 ，单分散 温结构力学器件材料 的首选_1]。关于 SiC陶瓷材料 的 聚苯乙烯。结构分析 ：核磁共振仪 ，NMR，瑞士 Bruker 制备 ，先驱体转化法 由于具有 良好 的分子可设计性和 AdvanceII一300型 ；溶剂 ，C6D6；外标 ，Si(CH3)4；测 工艺性 ，较低的陶瓷化温度以及优 良的可加工性能而 定 HNMR，¨C{H)NMR及反 门控去偶 SiNMR。 成为研究热点 ]。目前 ，用作 SiC陶瓷材料先驱体 的 2．2．2 红外光谱分析 (FT—IR) 高分子 ，主要有 固态 的聚碳硅烷[4]、液态 的超支化聚 红外光谱仪，美 国Nicolet公司Avatar360型；固 碳硅烷[6 以及含异质元素 的聚碳硅烷_1“]。固态 的 体样品用光谱纯 KBr压片法制样；液体样品用 KBr样 聚碳硅烷主要 由聚二 甲基硅烷经高温裂解重排转化而 品台制样法 ；扫描波数范围为 4000~400cm～。 得 ，具有较 良好的纺丝性能，一般用作 SiC陶瓷纤维 的 2．2．3 热失重分析 先驱体 。液态的超支化聚碳硅烷主要 由氯甲基类氯硅 热分析仪，德 国NetzschSTA409EP；保护气，高 烷与金属镁经格式反应制得 ，也是 SiC陶瓷 的重要先 纯 N ；升温速率为 1O℃