[发明专利]一种高硅氢含量聚碳硅烷的制备方法

说明书

本发明公开了一种高硅氢含量聚碳硅烷的制备方法：以含有硅氢键的聚碳硅烷作为第一原料，与第二原料进行硅氢加成反应获得第一中间产物，所述第二原料含有1或2个CH₂＝CH‑键的硅烷且所述第二原料中的硅原子上连接至少两个Y，所述Y可被还原成硅氢键，所述第一中间产物经过还原反应后获得第二中间产物，再将所述第二中间产物进行固液分离处理，制得第三中间产物，最后将所述第三中间产物替换所述第一原料，并依次硅氢加成、还原反应和固液分离处理，从而制得高硅氢含量聚碳硅烷的溶液。该高硅氢含量聚碳硅烷可成为制备高含量异质元素聚碳硅烷的原料。

技术领域

本发明属于碳化硅陶瓷先驱体领域，尤其是涉及一种高硅氢含量聚碳硅烷的制备方法。

背景技术

聚碳硅烷作为碳化硅陶瓷材料的先驱体，直接决定了碳化硅陶瓷材料的性能。目前，已经工业化的聚碳硅烷是由聚二甲基硅烷高温裂解而得。但是该路线制备的聚碳硅烷硅氢含量低，由化学方法测得硅氢键含量为0.7～0.8％，而硅氢键的理论含量为1.72％，实际测量值远低于理论值(宋麦丽，傅利坤.SiC先驱体——聚碳硅烷的应用研究进展[J].中国材料进展，2013，032(004):243-248.)。尤其是现有的含异质元素的聚碳硅烷，包括：聚铝碳硅烷(参考文献:袁钦,宋永才.Si(Al)C纤维先驱体聚铝碳硅烷的合成[J].国防科技大学报,2017,039(001):182-188.)、聚锆碳硅烷(参考文献:曹淑伟,谢征芳,王军,等.聚锆碳硅烷陶瓷先驱体的制备与表征[J].高分子学报,2008(06):117-121.)、聚钛碳硅烷(参考文献:李爱平,宋承才.聚钛碳硅烷的结构与性能研究[J].国防科技大学学报,1991,013(001):25-30.)、聚硼碳硅烷(参考文献:马爱洁,罗瑞盈,杨晶晶,等.含硼聚碳硅烷的制备及热解行为[J].高分子材料科学与工程,2018,34(004):110-115.)、聚铍碳硅烷(参考文献:杨晶晶,汪勋,马爱洁,等.含铍聚碳硅烷的制备及热解行为分析[J].西安工业大报,2018,038(005):434-439.)、聚铁碳硅烷(参考文献:曹淑伟,陈志彦,李效东,王军,等.磁性聚碳硅烷聚铁碳硅烷的研究[J].高分子学报,2005(04):55-59..)等，硅氢含量与聚碳硅烷相比更低，归根于上述多种含异质元素的聚碳硅烷是由聚二甲硅烷裂解得到的聚硅烷或聚碳硅烷与含异质元素的化合物进行反应，该反应是聚硅烷或聚碳硅烷的硅氢键和含异质元素化合物进行类似复分解反应而得：硅氢键断开，硅连接到异质元素上，氢连接到异质元素化合物的配体上，该反应消耗硅氢键，聚碳硅烷中的硅氢键含量本身就不高，再通过消耗硅氢键引入异质元素后，产物中的硅氢键含量更低，在含异质元素化合物高配比投料时，发现该异质元素的配体会大量残留，从而导致产物陶瓷产率下降，性质不稳定、纺丝性能差等问题。

总之，现有聚碳硅烷的硅氢含量低，难以成为高含量异质元素的聚碳硅烷的原料。

现有研究均未对如何增加聚碳硅烷的硅氢键含进行研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种高硅氢含量聚碳硅烷的制备方法，该方法以含有硅氢键的聚碳硅烷作为第一原料，与第二原料进行硅氢加成反应获得第一中间产物，所述第二原料含有1个或2个CH₂＝CH-键的硅烷，且所述第二原料中的硅原子上连接至少两个Y，所述Y选自：乙氧基、甲氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、叔丁氧基、Cl、Br和I中的至少一种，所述Y可被还原成硅氢键，第一原料在消耗一个硅氢键时引入至少两个可被还原成硅氢键的硅烷合成了第一中间产物，所述第一中间产物经过还原反应后获得第二中间产物，再将所述第二中间产物进行固液分离处理，制得第三中间产物，最后将所述第三中间产物替换所述第一原料，并依次硅氢加成、还原反应和固液分离处理，从而制得高硅氢含量聚碳硅烷或高硅氢含量聚碳硅烷的溶液。该高硅氢含量聚碳硅烷可成为制备高含量异质元素聚碳硅烷的原料。