SiBCN陶瓷先驱体合成、固化动力学及陶瓷化产物性能研究

采用脱氢偶联聚合方法,以聚硅氮烷和环硼氮烷制备了四种低黏度SiBCN陶瓷先驱体,通过红外表征了SiBCN陶瓷先驱体的结构,通过非等温DSC研究了SiBCN陶瓷先驱体的固化动力学过程,通过超高温TG,XRD,XPS等手段表征了SiBCN陶瓷化产物的性能。结果表明:四种SiBCN陶瓷先驱体的室温黏度为198~275 mPa·S,固化温度范围为120~235℃。SiBCN陶瓷先驱体的固化过程为双放热峰,通过Kissinger, Ozawa, Crane方程对主放热峰进行分析得到SiBCN陶瓷先驱体P1、P2、P3、P4固化动力学参数,其中活化能Ea分别为96.9 kJ/mol、88.4 kJ/mol、119.5 kJ/mol、268.2 kJ/mol,反应级数n分别为0.933,0.930,0.940,0.943。SiBCN陶瓷先驱体P4经过1 300℃裂解后的SiBCN陶瓷结构为非晶态,其B含量为4.67%,分解温度高达1 651℃。四种SiBCN陶瓷先驱体裂解产物的分解温度与B含量表现出一定的关系:当B含量超过一定浓度时,陶瓷化产物的高温稳定性得到有效提高。