一種制備Si-C-N基陶瓷微球的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備Si-C-N基陶瓷微球的方法，采用溶液共混法將一定比例的聚硅氮烷和聚苯乙烯和一些有機(jī)金屬化合物溶解在合適的溶劑中，利用溶劑蒸發(fā)引起聚合物共混體系相分離的方法得到陶瓷前驅(qū)體球形液滴，然后進(jìn)行低溫交聯(lián)，球形液滴固化為微球，離心分離和熱解，最終制得Si-C-N基陶瓷微球。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，步驟少，實(shí)驗(yàn)條件要求低；適合制備多種材料的陶瓷微球；所得陶瓷微球形狀規(guī)則，表面光滑；能廣泛用于制備多種組分的陶瓷微球。
【專利說明】—種制備S1-C-N基陶瓷微球的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新材料領(lǐng)域，尤其涉及一種制備S1-C-N基陶瓷微球的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)硅高分子先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法由于其分子可設(shè)計(jì)性好，交聯(lián)溫度低，易于加工成型，陶瓷轉(zhuǎn)化裂解溫度低以及陶瓷產(chǎn)物性能良好等特點(diǎn)，在陶瓷纖維、陶瓷涂層、陶瓷粉體以及陶瓷基復(fù)合材料等的制備中得到了廣泛的應(yīng)用。而陶瓷微球由于具有獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在高科技陶瓷、催化、醫(yī)藥、分離、提取等領(lǐng)域得到了足夠重視并且應(yīng)用廣泛。
[0003]然而關(guān)于通過有機(jī)硅高分子先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備S1-C-N基陶瓷微球的卻少有報(bào)道?，F(xiàn)有技術(shù)中采用沉淀共聚合方法先制備出聚乙烯基硅氮烷(PVSZ)微球，然后經(jīng)過燒結(jié)得到S1-C-N復(fù)相陶瓷微球，但是該方法中微球的制備過程比較繁瑣，而且很多陶瓷前驅(qū)體并不能通過沉淀聚合的方法得到微球。
[0004]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，采用溶液共混法將一定比例的聚硅氮烷和聚苯乙烯和一些有機(jī)金屬化合物溶解在合適的溶劑中，利用溶劑蒸發(fā)引起聚合物共混體系相分離的方法得到陶瓷前驅(qū)體球形液滴，然后進(jìn)行低溫交聯(lián)，球形液滴固化為微球，離心分離和熱解，最終制得S1-C-N基陶瓷微球。
[0007]進(jìn)一步，該具體過程為:
[0008]步驟a，前驅(qū)體球形液滴的形成:將一定質(zhì)量比的金屬化合物、聚硅氮烷和聚苯乙烯溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，使用帶有液氮冷阱的真空裝置緩慢除去溶劑，取出固體析出物，得到前驅(qū)體；
[0009]步驟b，前驅(qū)體的交聯(lián):將上述步驟a所得的前驅(qū)體置于管式爐中，在一定的溫度和氣氛條件下交聯(lián)l_2h ；
[0010]步驟C，離心分離:將固化后的產(chǎn)物用無水THF充分溶解，靜置5分鐘后，除去沉淀物，得到混濁液，使用分級(jí)離心法，轉(zhuǎn)速分別為2000，4000，6000和8000r/min，離心時(shí)間均為 8min ；
[0011]然后再使用無水THF進(jìn)行洗滌兩次，真空干燥24h，得交聯(lián)后的不同粒徑陶瓷前驅(qū)體微球；
[0012]步驟d， 熱解:將干燥后的陶瓷前驅(qū)體微球置于管式爐中，氬氣或氮?dú)鈿夥障拢仍?80°C保溫2h，后升溫至不低于600°C下燒結(jié)4h即得S1-C-N基陶瓷微球。
[0013]進(jìn)一步，在上述步驟a中，聚苯乙烯和聚硅氮烷的質(zhì)量比由所使用的聚苯乙烯的分子量所決定，取值范圍在0.1-0.4。[0014]進(jìn)一步，在上述步驟b中，所述聚硅氮烷為可溶性聚合物，易溶于四氫呋喃，在較低溫度下能夠進(jìn)行交聯(lián)固化，交聯(lián)溫度須低于200°C。且具有較好的陶瓷產(chǎn)率。
[0015]進(jìn)一步,所述聚娃氮燒如PSN-2,結(jié)構(gòu)式為
【權(quán)利要求】
1.一種制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，其特征在于，采用溶液共混法將一定比例的聚硅氮烷和聚苯乙烯和一些金屬化合物溶解在合適的溶劑中，利用溶劑蒸發(fā)引起聚合物共混體系相分離的方法得到陶瓷前驅(qū)體球形液滴，然后進(jìn)行低溫交聯(lián)，球形液滴固化為微球，離心分離和熱解，最終制得S1-C-N基陶瓷微球。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，其特征在于，該具體過程為: 步驟a，前驅(qū) 體球形液滴的形成:將一定質(zhì)量比的聚硅氮烷、聚苯乙烯和金屬化合物溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲?，使用帶有液氮冷阱的真空裝置緩慢除去溶劑，取出固體析出物，得到前驅(qū)體； 步驟b，前驅(qū)體的交聯(lián):將上述步驟a所得的前驅(qū)體置于管式爐中，在一定的溫度和氣氛條件下交聯(lián)l_2h ； 步驟C，離心分離:將固化后的產(chǎn)物用無水THF充分溶解，靜置5分鐘后，除去沉淀物，得到混濁液，使用分級(jí)離心法，轉(zhuǎn)速分別為2000，4000，6000和8000r/min，離心時(shí)間均為8min ； 然后再使用無水THF進(jìn)行洗滌兩次，真空干燥24h，得交聯(lián)后的不同粒徑陶瓷前驅(qū)體微球； 步驟d，熱解:將干燥后的陶瓷前驅(qū)體微球置于管式爐中，氬氣或氮?dú)鈿夥障?，先?80°C保溫2h，后升溫至不低于600°C下燒結(jié)4h即得S1-C-N基陶瓷微球。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，其特征在于，在上述步驟a中，聚苯乙烯和聚硅氮烷的質(zhì)量比由所使用的聚苯乙烯的分子量所決定，取值范圍在0.1-0.4。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，其特征在于，在上述步驟b中，所述交聯(lián)溫度須低于200°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，其特征在于，所述聚硅氮烷為可溶性聚合物，易溶于四氫呋喃，在較低溫度下能夠進(jìn)行交聯(lián)固化，且具有較好的陶瓷產(chǎn)率。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，其特征在于，所述聚苯乙烯為線性聚苯乙烯，分子量為5000-250000范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備S1-C-N基陶瓷微球的方法，其特征在于，所述金屬化合物須性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解，且應(yīng)與聚硅氮烷具有良好的相容性，易溶于四氫呋喃。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103979965SQ201410204375
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】孔杰, 張曉飛, 陳立新, 孟拉拉 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)