合成温度对聚铝硅氮烷的结构和陶瓷化过程的影响(英文)

采用聚甲基乙烯基硅氮烷与异丙醇铝在90、100和120℃下反应分别合成出Si/Al物质的量的比为3的聚铝硅氮烷。利用红外(FTIR)和核磁(NMR)对前驱体结构进行表征。结果表明:Al-N键的红外振动强度(1 450 cm-1)和核磁铝谱中的AlON2(8ppm)及AlO2N(-1 ppm)基团的强度随合成温度的增加而增加。反应温度越高,形成的Al-N键就越多。这个脱氢耦合合成过程可能是一个三级反应过程,而在最高温120℃下所合成的聚铝硅氮烷的结构最复杂。前驱体的裂解过程通过耦合热重/差热分析(TG/DTA)、FTIR和气相色谱(GC)进行研究。合成温度对陶瓷化过程和陶瓷产率并没有明显的影响。根据DTA曲线可知,475℃发生进一步的交联。另外,GC数据表明裂解时所释放的气体为低分子量硅氮烷、CH4、C2H4、H2和NH3。根据XRD和SEM可知,1200℃裂解后产物为均匀的非晶相。

聚铝硅氮烷的合成、纺丝及陶瓷化性能研究

以不同比例的聚硅氮烷液态低聚物和乙酰丙酮铝[0.1%~1%(w)]为原料,通过热聚合反应制备了一系列聚铝硅氮烷(PASZ)先驱体。PASZ经熔融纺丝、空气预氧化处理和高温裂解后得到连续SiAlCN(O)纤维。采用FT-IR、GPC、SEM、XRD和金相显微镜等测试手段对PASZ和SiAlCN(O)纤维进行了分析表征。结果表明:PASZ的重均分子量Mw为7 191~11 275 g/mol,乙酰丙酮铝质量分数为0.2%制备的PASZ在熔融状态下表现为剪切变稀,纺丝性良好,可实现长达3 km的连续纺丝。SiAlCN(O)纤维为非晶型的含铝氮化硅纤维,直径为20~70μm,较脆;纤维表面光滑,无裂纹、沟槽等明显缺陷。

前驱体转化法制备SiAlCN纳米多孔陶瓷

以异丙醇铝改性聚硅氮烷合成的聚铝硅氮烷(PASZ)作为前驱体,六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为交联剂,通过溶胶凝胶法在极稀溶液(80wt%)中形成聚铝硅氮烷前驱体凝胶,经过干燥、裂解陶瓷化制备SiAlCN纳米多孔陶瓷。傅里叶变换红外光谱(FTIR)结果表明凝胶体系主要通过-NCO和Si-N键的反应以及乙烯基聚合反应进行交联。用TGA对裂解过程进行研究,结果表明HDI在650℃前完全裂解脱除,该温度下基本完成陶瓷化。用SEM研究了凝胶及陶瓷产物的孔形貌,发现多孔前驱体凝胶的孔结构在陶瓷化转变过程中有一定的收缩。在1400℃时SiAlCN多孔陶瓷中析出莫来石晶粒,生成了更多的介孔结构,具有良好的抗氧化性。

SiAlCN型PDC陶瓷的研究进展

综述了SiAlCN型PDC(Polymer Derived Ceramics)陶瓷的制备、性能和应用。SiAlCN陶瓷有四类制备方法:粉末混合型:聚硅氮烷陶瓷前驱体与氧化铝粉末直接混合;粉末溶解型:含铝化合物粉末溶解于聚硅氮烷前驱体溶液中;单源前驱体型:铝原子通过适当的含铝化合物接枝在聚硅氮烷主链上,生成一种单源陶瓷前驱体聚铝硅氮烷;聚合物混合型:两种聚合物即聚硅氮烷与含铝聚合物共混;然后交联裂解制备陶瓷。与无Al的Si/C和Si/C/N体系相比,SiAlCN陶瓷具有优异的抗蠕变性、更好的抗氧化性和耐腐蚀性以及更好的导热性。因此,聚合物衍生的硅铝碳氮化物(SiAlCN)陶瓷是在高温和恶劣环境中应用很有潜力的材料。