聚合物制备工程陶瓷的研究概况-消泡剂.PDF

维普资讯 第27卷第3期 2006年9月 《陶瓷学报》 Vol27．No．3 JOURNALOFCERAM ICS Sep．2006 文章编号：1000—2278(2006)03—0322—12 聚合物制备工程陶瓷的研究概况 陈立新 王汝敏 宋家乐 陈伟伟 景晨丽 (西北工业大学理学院应用化学系，西安：710072) 摘 要 随着聚碳硅烷 、聚硅氮烷、聚硅氧烷以及聚硅硼烷等先进前驱体材料的开发 ，由含硅陶瓷预制体聚合物制备的工程陶瓷在 Si—O—C—N—B体系中占有重要的地位。耐高温的SiC和SiN陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料 (CMC)已在航空、航天结构中获得应 用，而耐中、低温的新型涂层、单向带，泡沫和复杂形状的构件在未来将在能源、环境、运输和通讯领域占有重要的地位。综述了陶 瓷预制体聚合物的合成、聚合物制备陶瓷的性能、聚合物制备陶瓷的方法以及影响聚合物热解的主要因素。 关键词：陶瓷预制体聚合物，陶瓷，有机硅聚合物，前驱体 中图分类号：TQ174．75 文献标识码：A 陶瓷预制体聚合物包括聚硅烷 (polysilane)、聚 1 前 言 碳硅烷 (polycarbosilane)、聚硅氧烷 (polysiloxanes)、 聚硅氮烷(polysilazane)和聚硼硅氮烷(polyborosila— 陶瓷材料对现代航天、航空、能源及高温工程等 zane)等主要类型，因此制备的陶瓷材料成分变化很 高技术领域的发展起着十分重要的作用。陶瓷是非 大，如可获得 SiC、Si—O—c、Si—C—N和si：}N等 。 金属和金属元素的固体化合物，通常自由电子含量较 由聚合物陶瓷前驱体制备工程陶瓷构件通常包 少，以共价键相结合，因而具有相当高的热稳定性，其 含以下步骤： 熔点和硬度比金属更高。大部分陶瓷是通过粉体成 (1)由硅烷单体或具有合适预固化度和分子量分 型、烧结(1000—2500℃)、扩散消除孔隙(通常为35％ 布的硅烷齐聚物前驱体合成聚合物； 一 50％)得到所需形状，难以制得纤维状及异形陶瓷材 (2)产品的成型(拉丝、浇铸、注射模塑，压制等) 料fl1。 是在 150℃一250℃下经热固化生成不能熔融的热固 热 诱导 金属 有机 聚合 物 前驱 体 (polymer 性聚合物； precursors)分解 (陶瓷预制体聚合物 (preceramic (3)在500℃一1500℃惰性或活性气氛中进行热 polymers)热解翻)制备陶瓷的方法与粉末烧结法相 解，包括在400℃一800oC下的有机 一无机转变 ，形成 比，因为有机聚合物是可溶可熔的，可采用有机高分 含氢的Si(CaNbOc)无定形固体 ，其中a+b+c=1，然后在 1000oC一1600oC形成SiC，Si：}N4，SiO2，C结晶相。 子化学工业中惯用的方法成型，然后经过不熔化处理 由陶瓷预制体聚合物制备陶瓷材料的工艺无论 及高温热裂解 (500oC一1500℃)，即可转变成相应形 是在原料的选取和制备，还是在陶瓷转化过程及条 状的陶瓷材料，特别适用于制造形状复杂 (如膜、纤