光固化巯基-乙烯基硅氮烷陶瓷前驱体制备氮化硅陶瓷

以不同用量的多官能巯基化合物与乙烯基硅氮烷预聚物组成液态光固化体系，经紫外光辐照后固化成聚合物陶瓷前驱体，后经1400℃无压热裂解制备氮化硅。采用热失重（TGA）分析陶瓷前驱体的热解特性，X射线衍射（XRD）分析热解后材料的相组成及晶态结构，场发射枪扫描电子显微镜（SEM）观察和表征材料的微观形貌。陶瓷前驱体在热解过程中分别在325—350℃和475—505℃出现两个失重峰，随着体系中巯基化合物含量的增加，前驱体的热解失重率增加，陶瓷收率降低，最终陶瓷的相对密度下降，结晶度增高，晶粒尺寸增大。经1400℃热解15h，得到部分α-Si3N4晶体；热解24h，得到大量α-Si3N4和少量β-Si3N4的材料，在空洞中发现富氮的细长纤状和片状晶体。

紫外光固化乙烯基硅氮烷-巯基共聚物热裂解产物的表征

采用热失重与热分析联用(TGA-DTA)、X射线衍射(XDR),场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪及排水法对紫外光固化乙烯基硅氮烷-巯基共聚体系裂解产物进行了分析和表征。结果表明:在300～500℃的范围内出现了相吻合的质量损失速率峰和热量吸收峰;最终质量保持率约为55wt%;体系表观密度出现先下降后上升的趋势,保温时间提高可使热解产物进一步密实化,密度最终达到2.458g·cm-3;在保温2h的条件下,共聚系在1400℃下生成少量Si3N4晶体,在1600℃下,热解物晶体组成为nSiO2∶nSi3N4∶nSiC=3∶26∶71,结晶度达91.25%;延长保温时间即可提高体系的结晶度,也可降低结晶温度。在1400℃保温24h,观察到热解物内生成大量不规则的晶须。