陶瓷前驱体聚硅烷的超声波法合成及聚硅烷的陶瓷化研究

摘要

聚硅烷是一类链骨架中仅含硅原子的高聚物，具有独特的性质和用途。作为陶瓷前驱体，经高温裂解制备碳化硅陶瓷材料是其用途之一，该方法具有成型方便，烧结温度低的特点，可用于提高C/C复合材料的抗氧化性能。 本论文进行了超声波法聚硅烷合成的研究。以甲基氢二氯硅烷为单体，研究了超声波、助剂、单体种类、温度、溶剂等因素对于聚合反应的影响，探讨了其反应机理，用IR、UV、GPC等表征分析了产物性能。结果表明：超声波的引入，可加快聚合反应速率，降低聚合反应温度，使甲基氢二氯硅烷WURTZ聚合反应60℃即可快速进行；在冠醚、二乙二醇二甲醚、聚醚，六甲基磷酰三胺等助剂的作用下，聚合可在温度40℃以下快速进行，反应速率可以控制；引发剂二溴苯的使用，可缩短引发期，提高产物的分子量。 本论文研究了聚硅烷的陶瓷化以及在碳/碳复合材料抗氧化中的应用。结果表明：采用配比为1/0.5的聚甲基氢硅烷/二乙烯基苯体系有最高的交联度和陶瓷产率；该体系主要在150℃左右发生交联；聚甲基氢硅烷具有良好的浸渍性，可充分浸渍到C/C复合材料的内部孔隙，经过多次浸渍烧结后，在碳/碳复合材料内部以及表面产生碳化硅，提高了碳/碳复合材料的抗氧化性能。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明和本论文使用授权说明

第一章前言

1.1聚硅烷的合成

1.1.1 Wurtz偶联聚合法

1.1.2电解还原法

1.2用陶瓷前驱体聚硅烷转化陶瓷材料的研究进展

1.3 C/C复合材料抗氧化的研究进展

1.3.1对氧化机制的基本认识

1.3.2抗氧化研究的设计思路、基本要求

1.3.3国内外C/C抗氧化研究的发展趋势

1.4本论文工作思路

第二章超声波法合成聚硅烷的速率研究

2.1前言

2.1.1超声波在合成中的应用

2.1.2聚合反应的影响因素以及实验方案的确定

2.2实验部分

2.2.1实验试剂

2.2.2聚硅烷的合成

2.2.3反应动力学速率的测定方法

2.2.4表征

2.3结果分析

2.3.1聚硅烷的红外光谱

2.3.2聚硅烷的紫外光谱

2.3.3聚合物的分子量及其分布

2.3.4超声波对WURTZ聚合反应的影响

2.3.5超声波条件下助剂对聚合反应的影响

2.3.6超声波条件下温度对于反应的影响

2.3.7超声波条件下引发剂对于聚合反应的影响

2.4讨论

2.4.1超声波的影响

2.4.2反应温度的影响

2.4.3助剂对于聚合的反应的影响

2.4.4溶剂的选择

2.5本章小结

第三章聚硅烷制备碳化硅陶瓷材料的研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂及仪器

3.2.2实验内容

3.2.3分析测试以及表征方法

3.3结果与分析

3.3.1聚甲基氢硅烷的直接交联固化

3.3.2交联剂辅助聚甲基氢硅烷的交联固化

3.3.3聚甲基氢硅烷/二乙烯基苯体系的裂解-烧结

3.3.4碳/碳复合材料的改性试验

3.3.5氧化实验

3.4本章小结

第四章结论

参考文献

作者在攻读学位期间公开发表的论文

致谢