氮化硼陶瓷前驱体的制备及表征.docxVIP

氮化硼陶瓷前驱体的制备及表征丽1孙妮娟2韩伟健1曹淑伟2彤1叶赵(1中国科学院化学研究所高技术材料实验室，北京100190)(2航天材料与工艺研究所，北京100076)文摘以三氯化硼和六甲基二硅氮烷为原料制备了聚硼氮烷预聚体，再经高分子化制备了可溶的氮化硼陶瓷前驱体—聚硼氮烷。该法合成工艺简单，反应温和。采用凝胶渗透色谱、核磁共振氢谱、傅里叶红外光谱、热失重分析仪、元素分析等对预聚体高分子化过程中的分子量变化、高分子化机理、聚硼氮烷的裂解过程、所得陶瓷的元素组成进行了研究。结果表明，高分子化过程中主要发生了六甲基二硅氮烷脱除和转氨基反应。所得聚硼氮烷重均分子量为7582，氮气下1000℃时的陶瓷产率为41．6wt%，陶瓷化转变主要发生在400～600℃，800℃时陶瓷化转变基本进行完毕，800℃氨气下裂解得到低C含量的白色氮化硼陶瓷，进一步在1500℃氩气中裂解可得到结晶度较高的氮化硼陶瓷。关键词氮化硼陶瓷，聚硼氮烷，高分子化，陶瓷前驱体，裂解SynthesisandCharacterizationofPreceramicPolymerforBoronNitrideYeLi1SunNijuan2HanWeijian1CaoShuwei2ZhaoTong1(1LaboratoryofAdvancedPolymerMaterials，CenterforMolecularScience，InstituteofChemistry，ChineseAcademyofScience，Beijing100190)(2AerospaceResearchInstituteofMaterials＆ProcessingTechnology，Beijing100076)AbstractSolublepreceramicpolymertoBNceramic，polyborazine，wassynthesizedviacondensationofborontrichlorideandhexamethydisilazanefollowedbyapolymerizationprocess．Theaveragemolecularweightandstructureoftheprepolymerduringpolymerization，mechanismofpolymerization，pyrolysisprocess，andchemicalcompositionoftheobtainedceramicwereinvestigatedusinggelpermeationchromatography，1HNMR，infraredspectra，thermogravi-metricanalysisandelementanalysis．TheresultsindicatethathexamethydisilazaneandNH3werereleasedduringthepolymerizationprocess．Theaverageweightmolecularandceramicyield(1000℃inN2)ofthepolyborazineare7582and41.6wt%，respectively．Theceramicmainlyformedatthetemperaturerangeof400to600℃andwhiteBNceramicwithlowcarboncontentwasobtainedafterpyrolyzedinNH3at800℃．KeywordsBoronnitrideceramic，Polyborazine，Polymerization，Preceramicpolymer，Pyrolysis传统高温合成法经过不断优化，仍不能满足制备连续BN纤维、均匀涂层、泡沫和异形件等的要求，因此前驱体转化法引起了广泛的关注［1］。在过去的几十年中，国内外学者探索了各种制备氮化硼前驱体的方法。如日本的Kimura研究小组、0引言氮化硼陶瓷具有耐高温、抗氧化、耐化学腐蚀、无毒色白、自润滑、与多种金属不浸润、高的介电性能、良好的导热及透波特性，被广泛用于机械、冶金、电子、航空航天等高科技领域。随着科学技术的发展，收稿日期:2013－05－08作者简介:叶丽，1982年出生，助理研究员，博士，主要从事透波陶瓷前驱体方面的研究。E－mail:yeli@iccas．ac．cn宇航材料工艺http://www．yhclgy．com2013年第4期—39—美国加利福尼亚的Paciorek研究小组［2］、宾夕法尼亚大学的Sneddon小组［3－5］、墨西哥大学的Paine［6－8］、法国里昂的Miele［9－13］等都进行了大量的研究工作;我国学者在20世纪90年代初也开