[发明专利]一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法

说明书

本发明提供一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法：以含有硅氢键的液态硅烷与含有1个或2个CH₂＝CH‑键的硅烷进行硅氢加成反应获得中间产物，所述含有1个或2个CH₂＝CH‑键的硅烷的硅原子上连接至少两个Y，所述Y可被还原成硅氢键，含有硅氢键的液态硅烷在消耗一个硅氢键时引入至少一个可被还原成硅氢键的硅烷作为中间产物，还原该中间产物，获得了含有Si(‑H)₂和/或Si(‑H)₃的新型液态碳化硅陶瓷先驱体，该新型液态碳化硅陶瓷先驱体可自交联，该新型液态碳化硅陶瓷先驱体可自交联的硅氢键含量高，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，尤其是涉及一种新型液 态碳化硅陶瓷先驱体的制备方法。

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.)。

归根到底，是聚二甲基硅烷高温裂解过程中，首先发生硅硅 键的断裂，形成液态的低分子量的聚硅烷，再由液态的低分子量 的聚硅烷进一步发生重排反应，获得由Si-CH₃、Si-CH₂-Si、Si-H 组成的SiC₄、SiC₃H等结构单元的低分子量的液态聚碳硅烷，进 一步再由低分子量的液态聚碳硅烷之间发生脱氢和/或硅氢键与 硅甲基之间的脱甲烷反应，从而获得具有一定分子量的聚碳硅烷。 此过程中，获得的低分子量的液态聚碳硅烷硅氢含量低，活性也 低，对其直接进行热重分析，所述的低分子量的液态聚碳硅烷 1000℃的陶瓷产率几乎为0％。为了弥补低分子量的液态聚碳硅 烷1000℃的陶瓷产率的问题，国内做了很多改性研究，比如， 采用低分子量的液态聚碳硅烷与四甲基四乙烯基环四硅氧烷 (D₄Vi)反应，合成了液态聚碳硅烷(LPVCS)，该LPVCS因硅氢 键与乙烯基的加成反应而具有了交联特性，从而实现了分子量的 增加，防止了聚碳硅烷分子的挥发，保证了一定的陶瓷产率。(王 彦桥，宋永才.含乙烯基的液态聚碳硅烷的结构与性能表征[J].有 机硅材料，2010(02):20-23.)。

现有研究未对如何增加液态聚碳硅烷的硅氢键含量进行研 究。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制 备方法，该方法以含有硅氢键的液态硅烷与含有1个或2个 CH₂＝CH-键的硅烷进行硅氢加成反应获得中间产物，所述含有1 个或2个CH₂＝CH-键的硅烷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，含有硅氢键的液态硅烷在消耗一个硅氢键时引入至 少一个可被还原成硅氢键的硅烷作为中间产物，还原该中间产物， 获得了含有Si(-H)₂和/或Si(-H)₃的新型液态碳化硅陶瓷先 驱体，该新型液态碳化硅陶瓷先驱体可自交联，该新型液态碳化硅陶瓷先驱体可自交联的硅氢键含量高，可成为制备高含量异质 元素聚碳硅烷的原料，也可成为合成新型固态聚碳硅烷的原料。

具体的技术方案：一种新型液态碳化硅陶瓷先驱体的制备方 法，包括以下步骤：

步骤1、合成第一中间产物；

以第一原料与第二原料通过硅氢加成反应获得第一中间产 物；

所述硅氢加成反应温度为20～200℃，反应时间为1～30h， 从而制得所述第一中间产物；

所述第一原料与溶剂的质量比为1:0～18；