耐高温陶瓷先驱体专题

陶瓷前驱体热解制备SiC纳米线工艺规律及微观结构表征毕业设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告题目：陶瓷前驱体热解制备SiC纳米线工艺规律及微观结构表征院系专业班级姓名学号导师1.毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）1.1选题背景SiC 具有宽带隙、高临界击穿电压、高热导率、高载流子饱和漂移速度等特点, 可应用于高温、高频、大功率、光电子和抗辐射器件。

近年来的研究表明, SiC 还具有较好的光学及电学特性, 可应用于构造纳米器件方面。

SiC 纳米线具有很好的场发射、强烈的蓝光PL发射等电学性能, 在高温、高能及高频纳米电子器件方面具有潜在的应用前景。

根据金属催化气液固生长机理, 不同形态的一维纳米材料均可制备。

以不同的碳源及硅源为原料, 在金属催化作用下通过CVD、热蒸发等方法可实现SiC 纳米线的制备。

虽然金属催化方法易制得SiC 纳米线, 但因所得样品需经一定的后处理, 故也有人研究不采用金属催化剂而直接制备SiC 纳米线。

根据目前文献,SiC 纳米线所用催化剂通常为Fe、Ni、Al 及Na 等。

SiC纳米线除了具有SiC块体材料热膨胀系数低、热传导率高、化学稳定性好、机械性能高等优良特性外，由于尺寸效应SiCN纳米线还具有一些一维纳米材料的特殊性能。

因此，SiC纳米线的制备吸引了全世界相关机构对其开展大量研究。

目前，SiC纳米线的合成方法有很多，主要包括碳热还原法、模板生长法、有机前驱体热解法、电弧放电法、激光烧蚀法和CVD法等。

近年来受到了SiC一维纳米材料研究领域的高度关注。

本课题拟以聚碳硅烷（PCS）为陶瓷前驱体，在高温下热解制备SiC纳米线，探索不同工艺参数对所制备的SiC纳米线微观结构的影响规律，揭示其生长机理。

1.2研究意义自从发现碳纳米管以来，一维纳米结构材料因其独特的物理结构和性能引起了科技工作者的广泛关注。

人们采用不同方法制备了各种材料的纳米线和纳米管。

其中碳化硅纳米线是碳化硅晶体极端各向异性生长的产物，结晶相单一，结构缺陷少，不仅具有碳化硅本体材料所固有的性质如耐高温，抗氧化，耐腐蚀，耐辐照，高强度，高硬度等性能，还具有优异的的场发射，特殊的光致发光，高效的光催化，超高的力学强度等奇特性能，在高温、氧化、大功率、强辐射等苛刻环境下的平面显示，光电子，纳米器件，集成电路，光催化，超高强度复合材科等领域有着非常广阔的应用前景。

SiBCN先驱体高温陶瓷化机理的第一原理分子动力学研究

Ｗａｇ研究的无定形态Ｓ— — — ｎｉＢＣＮ体系能够保持无定形态到
２４３Ｋ以ＦＡｄｎｅ为代表的研究者ｔｘ该体系材料的合成７。．ｌｉｒｇｒ￣ｌ做了大量的研究工作［。川
则系综（Ｖ）模拟温度分别为５０Ｋ、０ＮＴ，０７０Ｋ、０９ＯＫ、６０Ｋ。步长３０ａ．０７ｓ。总模拟０Ｒ，．．（．）ｕ０ｆ
步数１００步。００如图１ｂ所示，（）交联体系所含原子为ＳＢＮ，ｉＣ为在计算量允
许的情况下增加的主要原子，拟复杂的空问结构，略了原体模忽
科技情报开发与经济
文章编号：０５６３（００）４０７ — ３１０ — ０３２１３ — １４０
ＳＩＩＣＦＲＡＩＮＤＶＬＰＥＴ＆ＥＯＯＹＣ一＇ＨＩＯＭＴＯＥＥＯＭＮＥＮＣＮＭ
２１年００
第２卷第３期０４
ＺＨＡＮＧＢｏ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＴｉａｅｎｒｄｃｓｈｄｖｌｐｎａｄａｐｉａｉｎｏｈｓｐｐｒｉｔｕｅｔｅｅｅｏｍｅｔｎｐｌｔｆＨＭｏｌｒｐｒｔｎａｄｏｃｏｃａｐｅａａｉｎＨＭｓｐｒｔｒｏｅａａｏ，
１模拟过程
本工作采用基于第一原理分子动力学理论的模拟软件ＣＭＰＤ进行模拟，按照先驱体的实际结构建立简化模型，分别进行了先驱体裂解、交联性质的探究。ＳＢＮ先驱体裂解及交联初ｉＣ始模型如图１所示。如图１ａ所示，（）裂解体系所含原子为ＳＢＮＨ）总共６个ｉＣ（。８

先驱体转化法制备无机基有机聚合物梯度材料

先驱体转化法制备无机基/有机聚合物梯度材料本研究旨在采用表面加载高温高密度热流方法，在材料内部沿热流方向形成使陶瓷先驱体进行梯度裂解的温度梯度，并通过多次表面浸渍—裂解循环致密工艺制备表面耐高温氧化性能优异的陶瓷／聚合物梯度材料，为今后研制具有陶瓷耐烧蚀性能的聚合物耐烧蚀材料打下基础。

文中在进行对比分析几种常用的陶瓷先驱体聚合物性能、成本的基础上，选用了两种国内生产的低成本的聚甲基硅氧烷树脂SAR-9和SAR-2作陶瓷先驱体，制备具有耐高温氧化性能的Si-C-O 陶瓷。

通过惰性环境DTA和热失重分析得出SAR-9的裂解温度范围是230—837℃，陶瓷转化率大于85％。

对不同裂解温度下的裂解产物进行了FTIR、XRD及DTA-TG 测试分析，结果表明SAR-9在1200℃裂解转化生成Si-C-O陶瓷的耐氧化性能最好，在1000℃高温空气氧化失重率为0.4％，而900℃、1600℃裂解转化的产物的失重率分别为2.2％、2.6％。

以1：1碳纤维布增强SAR-9聚合物基复合材料为坯料，以SAR-2为浸渍树脂，采用了四种不同的裂解温度，通过多次浸渍—裂解循环致密工艺制备出C_f／Si-C-O陶瓷复合材料。

试验结果表明，裂解温度为1200℃，经过7次循环裂解—浸渍致密工艺所制备的C_f／Si-C-O陶瓷复合材料，其室温弯曲强度和1000℃氧化后弯曲强度的保留值最高，分别为190.5MPa、172.3MPa，其密度为1.920g／cm~3。

然后，在惰性气氛下对制备的陶瓷复合材料材料进行高温热处理，发现当温度高于1600℃时，在C_f／Si-C-O陶瓷复合材料界面碳纤维与Si-C-O陶瓷发生化学反应，生成SiC结晶体。

温度越高反应越剧烈，碳纤维表面破坏程度加剧，SiC晶体颗粒增大。

借助材料烧蚀过程热传导计算分析方法，并建立相应的计算模型，对φ／δ＞5的碳纤维增强SAR-9分复合材料样品表面加载不同热流密度时的温度梯度进行了计算。

有机合成高碳锆比碳化锆陶瓷的先驱体及其热裂解性能

有机合成高碳锆比碳化锆陶瓷的先驱体及其热裂解性能李一鸣;苏哲安;杨鑫;黄启忠;邵俊杰;王宇杰;方存谦【摘要】以四氯化锆为锆源,苯甲醇为碳源,分别采用对二甲苯,间二甲苯和二甲苯3种不同溶剂,有机合成高碳锆比(原子比28:1)碳化锆陶瓷的先驱体苯甲醇锆(benzyl alcohol zirconium,BAZ).采用FT-IR对先驱体的基团结构进行表征,通过热重分析(TGA)和X射线衍射分析(XRD)对BAZ的耐热性和陶瓷转化过程进行研究.结果表明,采用不同溶剂制备的碳化锆先驱体在600～700℃时均全部热裂解,1500℃完全热解为ZrC,其中采用对二甲苯溶剂制备的先驱体在氩气气氛下1600℃保温1 h后的陶瓷产率最高,为51.8％,采用二甲苯溶剂制备的先驱体热裂解温度最高,为670℃.【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2019(024)001【总页数】6页(P89-94)【关键词】碳化锆;高碳锆比;先驱体;陶瓷产率;热裂解【作者】李一鸣;苏哲安;杨鑫;黄启忠;邵俊杰;王宇杰;方存谦【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TB383.3碳化锆陶瓷是一种重要的耐高温陶瓷材料，目前已广泛应用于超高速飞行器、火箭等航空航天领域用[1−3]。

碳化锆陶瓷的合成方法主要有共混法和先驱体法等，其中先驱体法是合成含碳化锆陶瓷的最有效方法。

刘丹等[4]以聚锆氧烷(PZO)为锆源、炔丙基酚醛(PN)为碳源，制备了一种 ZrC 液相陶瓷的先驱体，在1 600 ℃热解转化为高结晶度 ZrC陶瓷；以聚锆氧烷(PZO)为锆源，聚碳硅烷(PCS)为硅源和二乙烯基苯(DVB)为碳源，在1500℃热解制备了ZrC-SiC 复相陶瓷。

高温抗氧化物陶瓷涂层

高温抗氧化物陶瓷涂层
以非氧化物陶瓷粉体和陶瓷原料为高温涂料基本骨架，以液体碳化硅陶瓷先驱体PMS为粘结剂，配合溶剂和助剂等原料制备的陶瓷浆料，通过喷涂或涂覆工艺，可在碳陶、碳碳、石墨、陶瓷等多孔材料表面制备使用温度≤1300℃的高温抗氧化陶瓷涂层。

该涂层与基体材料具有较好的结合强度，可提高材料表面的致密性、耐高温性能、抗氧化性能、耐烧蚀性能、耐腐蚀性能等。

该涂层组分可控，主要含硅、碳两种元素，不含金属元素。

在锂电用石墨匣钵、热场结构件、保温材料、耐烧蚀结构件等有广泛应用。

陶瓷浆料：
黑色悬浮液，具有一定粘
性，粉体颗粒不易沉淀，
可在有机溶剂中很好分散
和稀释。

石墨匣钵表面涂层：
将涂层浆料涂刷至石墨匣
钵内外表面，自然晾干后进
行1300℃处理，匣钵内外
表面有一层灰黑色的、致密
的碳化硅涂层。

碳碳锅筒表面陶瓷涂层：
将涂层浆料涂刷至碳碳锅筒内外表面，自然晾干后进行一定温度处理，制得具有一定厚度的碳化硅陶瓷涂层，且具有较强的结合强度。

耐火陶瓷纤维基础知识

耐火陶瓷纤维基础知识-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN耐火陶瓷纤维基础知识一、耐火陶瓷纤维定义以SiO2、AL2O3为主要成分且耐火度高于1580℃纤维状隔热材料的总称。

二、耐火陶瓷纤维的特点1、耐高温：使用温度可达950-1450℃。

2、导热能力低：常温下为，在1000℃时仅为粘土砖的1/5。

3、体积密度小：耐火陶瓷纤维制品一般在64-500kg/m3之间。

4、化学稳定性好：除强碱、氟、磷酸盐外，几乎不受化学药品的侵蚀。

5、耐热震性能好：具有优良的耐热震性。

6、热容量低：仅为耐火砖的1/72，轻质转的1/42。

7、可加工性能好：纤维柔软易切割,连续性强，便于缠绕。

8、良好的吸音性能：耐火陶瓷纤维有高的吸音性能，可作为高温消音材料。

9、良好的绝缘性能：耐火陶瓷纤维是绝缘性材料，常温下体积电阻率为1×1013Ω.cm，800℃下体积电阻率为6×108Ω.cm。

10、光学性能：耐火陶瓷纤维对波长的光波有很高的反射性。

三、耐火陶瓷纤维的分类1、按结构可分为晶质纤维和非晶质纤维两大类。

2、按使用温度可分为：普通型耐火陶瓷纤维使用温度950℃标准型耐火陶瓷纤维使用温度1000℃高纯型耐火陶瓷纤维使用温度1100℃高铝型耐火陶瓷纤维使用温度1200℃锆铝型耐火陶瓷纤维使用温度1280℃含锆型耐火陶瓷纤维使用温度1350℃莫来石晶体耐火纤维（72晶体）使用温度1400℃氧化铝晶体耐火纤维（80、95晶体）使用温度1450℃产品质优价廉、施工经验丰富欢迎新老客户来电咨询洽谈工作！承接砖瓦隧道窑吊顶陶瓷纤维模块产品、保温技术咨询指导、施工及改造工程，我公司可一条龙服务！技术顾问：苏经理7 （济南）传真：33、生产方法（1）非晶质纤维原材料经电阻炉熔融，在熔融状态下，在骤冷（）条件下，在高速旋转甩丝辊离心力的作用下或在高速气流的作用下被甩丝而成或被吹制而成的玻璃态纤维。

先驱体法制备氮化硼陶瓷材料的研究进展

（ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＡｄｖａｎｃｅｄＣｅｒａｍｉｃＦｉｂｅｒｓａｎｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｎａｔｉｏｎａｌ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｏｔｅｎｔｉａ１．Ｂｕｔｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｏｆｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｃａｎｎｏｔｐｒｅｐａｒｅｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙＢＮｉ— ｆｂｅｒｓ，ｆｉｌｍｓ，ｆｏａｍｓ，ｃｏａｔｉｎｇｓａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｗｈｉｌｅｐｏｌｙｍｅｒｄｅｒｉｖｅｄｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓｃａｎｒｅａｌｉｚｅｉｔ．Ｔｈｅｐｏｌｙ — ｍｅｒｄｅｒｉｖｅｄｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓａｒｅｂｒｉｅｆｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ｐｏｌｍｅｙｒｄｅｒｉｖｅｄＢＮｃｅｒａｍｉｃｆｉｂｅｒｓａｎｄＢＮｃｅｒａｍｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅ — ｒｉａｌｓａｒｅｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓ，ｐｏｌｙｍｅｒｄｅｒｉｖｅｄｎｉｔｒｉｄｅｃｅｒａｍｉｃｓ，ｂｏｒｏｎｎｉｔｒｉｄｅｆｉｂｅｒｓ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

ZrO2增强聚合物先驱体SiCNO_复合陶瓷的制备和力学性能

第 4 期第 34-42 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.34-42第 52 卷2024 年 4 月ZrO 2增强聚合物先驱体SiCNO 复合陶瓷的制备和力学性能Preparation and mechanical properties of ZrO 2-reinforced polymer -derived SiCNOcomposite ceramics费轩，余煜玺*，严远高，魏永金，赵刚，黄柳英*（厦门大学材料学院福建省特种先进材料重点实验室，福建厦门 361005）FEI Xuan ，YU Yuxi *，YAN Yuangao ，WEI Yongjin ，ZHAO Gang ，HUANG Liuying *（Fujian Key Laboratory of Advanced Materials ，College of Materials ，Xiamen University ，Xiamen 361005，Fujian ，China ）摘要：聚合物先驱体陶瓷（polymer -derived ceramics ，PDCs ）技术具有制造简单、成分可调等优点，为制备新型陶瓷提供了有效途径。

然而，由于热解过程中微小分子的逃逸形成孔洞缺陷，先驱体技术制备的无定形聚合物衍生SiCNO 陶瓷（PDCs -SiCNO 陶瓷）的力学性能较差。

为解决上述问题，通过向陶瓷基体添加第二相（颗粒强化）来实现增强先驱体陶瓷。

对聚乙烯基硅氮烷（PVSZ ）和ZrO 2进行先球磨后热解，制备ZrO 2颗粒增强PDCs -SiCNO 复合陶瓷（PDCs -SiCNO -ZrO 2），研究PDCs -SiCNO -ZrO 2复合陶瓷的结构和力学性能。

结果表明：引入的ZrO 2填料作为增强体嵌入SiCNO 陶瓷基体中，不仅能有效降低线收缩率，还能大幅提高PDCs -SiCNO -ZrO 2复合陶瓷的力学性能。

SiBNC陶瓷先驱体的热裂解过程研究

振（ｉＭＲ）分析：采用德国Ｂｕｅ司的ＳＮｒｋｒ公ＢｕｅＶ０ｒｋｒ３０型固体核磁共振谱仪进行；ＸＤＡＲ分析：采用德国Ｂｕｅ公司的Ｂｕｅｒｋｒｒｋｒ
由于ｓ、Ｂ等元素在其氮化物和碳化物中的ｉ自扩散系数极低，很难采用传统的粉末烧结技术制备均相的ＳＢＣ陶瓷。采用先驱体转化法可ｉＮ
摘要：采用ＴＡ、ＩＳＭＲ对以三氯化硼、甲基氢二氯硅炕、六甲基二硅氮烷为原料合成的ＧＲ、ｉＮ
ＳＢＣ陶瓷先驱体—— 聚硼硅氮烷（ＢＺ的裂解过程进行分析。结果表明，ＰＳｉＮＰＳ）ＢＺ在Ｎ：中的裂解过程可分为四个阶段：第一阶段为２０℃以下，没有明显的增重和失重；第二阶段为２０～０４４４０℃ ，质量损失率约
Ｎ气，反复３次；在Ｎ气保护下，以５￣／ｉ。Ｃｍｎ的速率升温至１００ｑ保温２ｈ０Ｃ，；管内冷却至室
温，便得到有光泽的黑色ＳＢＣ陶瓷颗粒。ｉＮ
收稿日期：２１００一Ｏ２。１— １
作肯简介：李文华（９３）１８一，男，博士生，主要从事有机硅材料方面的研究。
伸缩振动峰以及１２０ｃ附近的ｓ—ｃ中５ｍｉＨＣ的对称变形振动峰明显减弱，在指纹区Ｈ（０～１６０ｃ）只剩下两个宽峰，表明５００ｍＰＳ已在向无机化转变；从图３可以看出，ＢＺ６０℃裂解产物的ＳＮ０ｉＭＲ谱图较４０Ｃ裂解产０￣物的ＳＮｉＭＲ谱图在化学位移为２７５×１处．２０的ＳＣＮ峰强进一步减弱，在一２．ｉ０５×１附近０

聚钽碳硅烷陶瓷先驱体的制备与表征

末，江西星火化工厂；五氯化钽（Ｃ：质Ｔａ１）
量分数为９．，天津Ａｌｓｒ司。９８ｆＡｅａ公ａ１２液态聚硅烷（Ｐ）的合成．ＬＳ将不溶、不熔的白色粉末状ＰＭＳ¨ 置于ＤＥ
降，不能满足超高温的需求［４。因此，需要研１Ｊ－究、发展可耐超高温的ＳＣ纤维。ｉ
将ＬＳ置于自制常压高温反应装置中，在Ｐ高纯氮气保护下，缓慢升温至一定温度保温反应。反应结束后，产品经溶解、过滤及减压蒸馏等处理后，得到淡黄色树脂状ＰＳ先驱体。Ｃ１４ＰＣ．ＴＳ的合成
将定量Ｔａｓ于三口烧瓶底部，然后将Ｃ１置
ＳＣ陶瓷已成为当今高性能ＳｉｉＣ陶瓷材料发展的主流＿。日本ＴｙａｎＡ型陶瓷纤维的先驱体５］ｒｎｏＳ
一
聚铝碳硅烷ｌ及日本宇部兴产公司的含Ｔｉ６］
的ＴｙａｎｏｒｎｏＬｘ纤维的先驱体一聚钛碳硅烷
维普资讯
研究・开发
请硅料２，（：３２机财，０２４２￣７０２）００８
ＳＬＩＩＣ０ＮＥＭＡＴＥＲＩＡＬ
聚钽碳硅烷陶瓷先驱体的制备与表征＊
牛加新，谢征芳一，薛金根，王浩，宋永才
大量白烟，在高温下进行裂解，收集液体产物即
为ＬＳＰ。１３聚碳硅烷（ＰＳ．Ｃ）的合成

先驱体转化陶瓷基复合材料的工艺

放丝
导轮
摆线机构
收丝
脱胶炉
超声分散室
浆料槽浆料图 3.2 缠绕法制备无纬布的工艺过程
2
无纬布叠层
热模压
复合材料素坯
图 3.3 热模压示意图
3.1.1.2 二维纤维预制件的制备首先将先驱体溶解于一定量的溶剂中，加入适量的交联剂，再将一定量的填料分批加入溶液中，超声分散一定时间使其混合均匀。将碳纤维布裁剪成一定形状，铺入模具中，边铺排碳纤维布边均匀、适量地涂刷浆料，经过合模、模压、交联、裂解和脱模过程得到二维纤维预制件。如图 3.4 所示。二维预制件制备工艺简单，成本较低。但其制备的复合材料相当于层压复合材料，其层间和横向性能弱，通过在 Z 方向上增加纤维穿刺，可改善复合材料的性能。
3.2.1 先驱体浸渍机理
先驱体对碳纤维的浸渍过程是 PIP 法制备陶瓷基复合材料至关重要的环节之一。它是纤维-基体界面形成的基础，决定着材料的致密化进程，极大地影响着材料的力学性能。
Hale Waihona Puke 无纬布叠层热模压复合材料素坯
图3.4 二维纤维预制件制备的示意图
3.1.1.3 三维纤维预制件的制备纤维整体编织复合材料较传统的层压复合材料在性能和工艺方法上具有突出的特点。首先，整体编织复合材料的增强纤维在空间是多向分布，使得复合材料的性能在空间上趋于均匀化，从而有效地克服了层压复合材料层间和横向性能弱的特点，其次，可以采用各种整体编织坚实将纤维编织成所要求的异形整体织物作为增强体，甚至可以按零件的形状和尺寸精确编织预成型体。目前已形成了三维编织（Braiding）、机织（weaving）、针织（knitting）和缝织（stitching）等多种立体织物成型工艺。在立体织物应用领域不断增加，新结构织物不断涌现的今天，各种立体织物的结构与性能之间的关系便成为应用研究的重要前沿课题。图3.5 为多种三维编织结构的仿真图。图3.6为三维四向编织的应用构件编织体。

SiAlCN陶瓷先驱体研究

国防科学技术大学硕士学位论文Si-Al-C-N陶瓷先驱体研究姓名：蔡溪南申请学位级别：硕士专业：高分子化学与物理指导教师：谢征芳2010-11摘要航空、航天、兵器、能源等高技术领域的快速发展，对轻质、耐高温材料提出了迫切需求。

单纯的SiC陶瓷越来越难于满足耐超高温度的使用要求。

人们在SiC陶瓷中引入其它元素，形成复相陶瓷，以提高陶瓷的耐高温性能。

Si-B-C-N体系陶瓷中由于B元素的引入，其高温性能得到很大的提高。

但由于B元素在高温氧化环境下易生成挥发性的B2O3，限制了其在氧化环境中的应用。

Al是与B同主族的元素，其原子尺寸与Si原子相差不大，且AlN与SiC具有相似的晶格常数，能够形成“固溶体”，具有较好的耐高温和抗氧化性。

本文选用甲基乙烯基二氯硅烷和含有Al-H的铝烷——二异丁基氢化铝为原料，合成Si-Al-C-N陶瓷先驱体。

对先驱体的合成工艺、组成结构、反应机理、交联及陶瓷化过程进行了研究，并研究了Si-Al-C-N陶瓷的组成结构及耐高温和抗氧化性能。

通过先驱体的分子设计与计算，确定了先驱体的合成路线，即先将氯硅烷通过氨气氨解得到聚硅氮烷，再将聚硅氮烷与铝烷利用Al-H与N-H、Al-H与C=C 和Al-C与N-H等机理合成Si-Al-C-N先驱体。

先驱体的合成工艺研究表明，Si-Al-C-N先驱体较佳的合成工艺为：原料中Si/Al=1，反应温度为室温，反应时间为24h。

合成的先驱体的产率83.4%，为淡黄色粘稠状的液体，分子量为300~800，能够溶于四氢呋喃、苯、甲苯、二甲苯、氯仿等有机溶剂，易与水、醇等物质反应而交联。

先驱体的组成结构研究表明，合成的先驱体中主要由Si、C、Al、N、H等元素组成，主要成键基团为：Si-C、Si-N、Al-N、Al-C。

推测主要的合成反应机理为Al-H与N-H的脱氢耦合反应。

先驱体的交联研究主要采用热交联和催化交联(H2PtCl6·H2O和DCP)两种方式。

先驱体转化陶瓷

摘要本文选用国内市场已经商品化的廉价易得含氢聚硅氧烷(HPSO)和二乙烯基苯(DVB)为原料，研究了HPSO-DVB体系的交联与裂解行为，以及聚硅氧烷转化制备陶瓷基复合材料的工艺以及材料的结构与性能进行了系统研究。

研究表明HPSO-DVB在氯铂酸的催化作用下才能有效交联固化；各组分的重量比例和温度是影响交联程度和陶瓷产率的关键因素。

运用红外光谱、热分析、拉曼光谱、X射线衍射对交联和裂解的产物及过程进行了表征。

结果表明，HPSO：DVB为2:1时，交联温度为120℃时，得到的交联体外观较好，为无色透明固体，符合成型需要，且陶瓷产率较高，为74.6％，是制备SiOC陶瓷基复合材料的合适先驱体。

裂解产物由Si、O、C元素组成，其中O全部与Si结合，C一部分与Si结合，另一部分以自由碳形式存在；裂解得到的陶瓷体为非晶态。

关键词：聚硅氧烷，陶瓷，先驱体，交联，裂解AbstractThis selection of the domestic market has been the commercialization of cheap and easy to get hydrogen polysiloxane (HPSO) and divinylbenzene (DVB) as a raw material, the cross-linking and cracking behavior HPSO-DVB system, as well as the conversion of polysiloxane Preparation of ceramic-based technology as well as the structure and properties of composite materials has been systematically studied. Studies show that HPSO-DVB in chloroplatinic acid catalysis can effectively crosslinking; each component weight ratio and temperature are the key factors affecting the degree of crosslinking and ceramic yield.The use of infrared spectroscopy, thermal analysis, Raman spectroscopy, x-ray diffraction to crosslinking and pyrolysis products and processes were characterized. The results showed that, HPSO:DVB 2:1, crosslinking temperature of 120℃, the resulting appearance is preferably crosslinked as a colorless transparent hard solid molding requires compliance, and high ceramic yield, 74.6% , is the preparation of SiOC ceramic matrix composites suitable precursor; cleaved product from Si, O, C of elements, all of which in combination with O Si, C and Si in part, to another part of the form of the free carbon; cleaved resulting ceramic body amorphous.Key Words: Polysiloxane，Ceramics，Precursor，Curing，Pyrolysis目录1 绪论 (5)1.1 先驱体转化陶瓷工艺概述 (5)1.2 先驱体陶瓷的发展历史及研究背景 (6)1.2.1 先驱体陶瓷的发展历史 (6)1.2.2先驱体陶瓷的研究背景 (7)1.3聚硅氧烷作为陶瓷前驱体制备陶瓷材料的研究情况 (8)1.3.1 制备陶瓷薄膜 (8)1.3.3 制备连接陶瓷材料 (9)1.3.4 制备多孔陶瓷材料 (9)1.4 聚硅氧烷的交联与热解 (10)1.5 Si-O-C陶瓷研究现状 (11)1.5.1 Si-O-C陶瓷的结构 (11)1.5.2 Si-O-C陶瓷的性能 (13)1.6 课题研究的主要内容与意义 (14)2 实验方法与测试技术 (15)2.1实验原料与实验设备 (15)2.1.1 实验原料 (15)2.1.2 实验设备 (16)2.2实验方案设计及实验过程 (16)2.2.1实验方案设计 (16)2.2.2 实验过程 (17)2.2.2工艺流程 (18)2.3 测试技术 (18)2.3.1 热分析 (18)2.3.2 红外光谱分析 (18)2.3.3拉曼光谱分析 (18)2.3.4 X射线衍射分析 (19)3 结果与分析 (20)3.1交联成型过程分析 (20)3.1.1 不同配比在不同交联温度条件下的样品形态分析 (20)3.1.2不同配比在不同交联温度条件下产物的的质量变化 (22)3.1.3不同配比在不同交联温度条件下样品的红外光谱分析 (23)3.2热解过程分析 (27)3.2.1交联体热解后的的样品形态分析 (27)3.2.2不同HPSO/DVB配比体系的热重与差热曲线分析 (28)3.2.3交联体经高温热处理后的拉曼光谱分析 (30)3.2.4交联体经高温热处理后的X射线衍射分析 (31)4 结论 (33)参考文献 (34)致谢 (37)1 绪论纵观人类历史，材料的发展可以被誉为人类文明进步的里程碑。