SiBNC陶瓷先驱体的热裂解过程研究

采用TGA、IR、29SiNMR对以三氯化硼、甲基氢二氯硅烷、六甲基二硅氮烷为原料合成的SiBNC陶瓷先驱体——聚硼硅氮烷(PBSZ)的裂解过程进行分析。结果表明,PBSZ在N2中的裂解过程可分为四个阶段:第一阶段为240℃以下,没有明显的增重和失重;第二阶段为240~400℃,质量损失率约30%,主要是小分子的挥发和转胺反应所致;第三阶段为400~600℃,失重减缓,可能发生Si—H和N—H的脱氢耦合反应;第四阶段为600~1 000℃,有少量失重,无机化逐步趋于完全。     

聚碳硅烷/聚硅氮烷先驱体体系的交联

考察了Si-C-N陶瓷的先驱体聚碳硅烷（PCS）/聚氮硅烷（PSZ）体系的交联条件。包括交联时间，温度，引发剂和催化剂的种类和用量对交联产物及陶瓷产率的影响。并采用热重分析（TG）法研究了PCS/PSZ体系的交联和裂解过程。结果表明，mpcs:mPSZ:mxylene:mDCP等于2：2：1：0.05，交联条件为温度120℃，压力2MPa。时间6h时，得到的交联产物外观较好。陶瓷产率较高。达到77.8%。     

液态聚硼硅氮烷的陶瓷化过程

采用Fourier红外光谱、热重–差热以及X射线衍射分析对新型液态SiBNC先驱体进行了结构表征,重点研究了先驱体的陶瓷化过程。结果表明：先驱体以—CH3和—CH=CH2为侧链基团,含有C—H、C=C、Si—H、B—N、N—H、Si—N等化学键;N2气氛保护下的陶瓷产率约为85%,质量损失主要发生在300～800℃;随着温度的升高,聚合物中有机基团逐渐减少,900℃完成无机化转变,得到含有自由碳的非晶态SiBNC陶瓷,1200℃以上非晶态SiBNC陶瓷开始晶化,1500℃得到由C、SiC、Si3N4和BN组成的复相陶瓷。     

先驱体转化法制备SiOC多孔木质陶瓷

用杉木木粉浸渍高分子先驱体有机硅树脂,改变烧结温度和保温时间制备 SiOC 多孔木质陶瓷。用 X 射线衍射、扫描电子显微镜、红外光谱及热分析对样品的物相及微观结构进行了表征,并用四探针法测试样品的电学性能。结果表明：样品由 SiOC 玻璃相、α-石英和自由碳组成,化学结构主要含有 Si—O,Si—O—R,Si—C,C=C 和 C—H2。α-石英颗粒呈球状分布在样品的孔洞表面。样品在 Ar 中具有较好的热稳定性。但由于 SiOC 玻璃相和自由碳的氧化反应,样品在 O2中的质量损失较大。当烧结温度达 1200 ℃,保温 1h 时,样品具有较低的体积电阻率（0.03 ·cm）。     

聚合物陶瓷先驱体材料的合成与应用

概述了作为陶瓷先驱体的四种聚合物f聚碳硅烷(PCS)、聚硅氮烷(PSZ)、聚硼氮烷(PBZ)以及聚硅氧烷(PSO)]的合成与应用,介绍了国内外对该类材料研究的最新进展,并针对先驱体裂解转化陶瓷工艺所存在的局限性以及不足,提出了今后的发展方向.     

氮化硼陶瓷先驱体研究进展

本文综述了多种氮化硼陶瓷先驱体的合成路径、合成机理、分子结构特点、物理化学特性,以及其陶瓷化过程和陶瓷产物特性.综述了当前各类先驱体的优点和存在的主要问题,展望了氮化硼先驱体今后的发展方向.并介绍了它们在先驱体转化法制备氮化硼纤维、涂层以及复合材料等方面的应用情况.     

氮化硼纤维先驱体聚合物的合成及其表征

以三氯化硼与氯化铵为基础原料合成了三氯环硼氮烷（TCB）,然后将TCB和三氯化硼分别与甲胺反应制得TCB的衍生物（CH3NH）3N3B3H3和B（NHCH3）3单体,将这些衍生物混合后在一定条件下进行缩合反应得到氮化硼先驱体。从合成方法、反应机理及其产物的结构性能表征等方面研究了氮化硼陶瓷纤维的先驱体,并且用IR、NMR、EA．XRD及DSC等表征方法对先驱体的结构、成分及性能进行了分析。结果表明：先驱体中含有B、C、N、H元素,存在CH3、B-N、N—H、G—H、BN六元环等结构单元。最后,对此先驱体进行了试纺丝,并用扫描电镜观察了所得纤维的形态。     

Si-C-N陶瓷前驱体聚硅氮烷合成的研究进展

综述了合成Si—C—N陶瓷前驱体聚硅氮烷的主要方法，即氨／Q解氯硅烷法、硅氮烷低聚物交联法、硅氮烷低聚物与氯硅烷反应法及氯硅氯烷和氯硅烷脱氯编聚法，并介绍了用铝、硼、钛、钇等元素对聚硅氮烷进行改性，以提高Si—C—N陶瓷性能的方法。     

SiC/Si3N4陶瓷前驱体的合成

通过在六甲基环三硅氮烷中加入部分甲基氢二氯硅烷的氨解产物（ＣＨ３ＨＳｉＮＨ）ｘ,经氢化钾催化制备了聚硅氮烷;用热重分析法研究了其裂性能,考察了反应原料比例、溶剂对陶瓷影响;结果表明;溶剂和原料比例不仅影响硅氮烷的性能,且对陶瓷产率有重要影响。以四氢呋喃做溶剂可得到较高的陶民产率。     

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。     

先驱体转化法制备多孔陶瓷的研究现状

多孔陶瓷作为重要的陶瓷材料,广泛应用于冶金、化工等众多领域,其制备工艺的改进一直是研究重点。先驱体转化法是20世纪末提出的制备多孔陶瓷新型工艺,利用陶瓷先驱体高温裂解产生气体的特性,可将其作为粘结剂、骨料、发泡剂制备多孔陶瓷,具有成型工艺简单,烧成温度低等特点,拥有广泛的应用前景。本文主要从以上几个方面简要介绍先驱体转化法制备多孔陶瓷的工艺、结构和性能的研究现状。     

Pyrolysis of Preceramic Polymers in Ammonia: Preparation of Silicon Nitride Powders

The pyrolysis of cross-linked polycarbosilanes, polysilanes and polysilazanes in an ammonia atmosphere to 1473 K yields amorphous, low-carbon silicon nitride powders. The efficacy of carbon removal is independent of the polymer's structure or functionality but is partially dependent on the initial cross-linking temperature. The amorphous silicon nitride powders partially crystallize to α-Si₃N₄ by 1773 K.     

Preceramic Polymers as "Reagents" in the Preparation of Ceramics

Pyrolysis of preceramic polymer/metal powder composites resulted in formation of ceramic products containing the metal as well as element present in the polymer. Prepared in this manner were ceramics containing crystalline phases of metal silicides, metal carbides, metal nitrides, metal borides, and silicon carbide. The polymers used in this investigation included a polysilazane, a polycarbosilane, and decaborane (12)-diamine polymers, and the metals used included aluminum and a number of early transition metals.     

脱除SO2的催化方法研究进展

综述了各种脱除二氧化硫的催化方法,比较了其优缺点,着重介绍了复合金属氧化物脱硫的研究进展和发展方向。     

基于聚合物的一维光子晶体研究进展

从一维光子晶体组装材料角度出发,总结分析了基于聚合物的有机/有机型和有机/无机杂化型一维光子晶体的结构特点、组装原理和方法、性能及应用。在有机/有机型一维光子晶体中,主要介绍了含有不同亲疏水链段的嵌段共聚物和含有可聚合双键的表面活性剂自组装形成的一维光子晶体。在有机/无机杂化型一维光子晶体中,既论述了基于聚合物、无机材料直接交替组装形成的多层膜,也讨论了基于两种无机材料组装,然后再填充柔性聚合物的一维光子晶体。通过对以上两类光子晶体材料的总结分析可知,基于聚合物材料制备的一维光子晶体可以实现多种功能,在柔性传感器、柔性光电器件、光子晶体纸、电子皮肤、3D打印等方面具有良好的应用前景。但目前基于聚合物的一维光子晶体存在组装均匀性有待提高、组装面积较小等问题,如何大规模制备均匀的功能性一维光子晶体是重要的研究方向,也是影响其实际应用的关键。     

纤维素热解反应研究进展

介绍了生物质主要成分纤维素的热解研究进展。详细综述了纤维素热解的各种反应类型,包括慢速、快速、闪速和催化热解过程,并对不同反应类型的热解产物组成及其影响因素如升温速率、保温时间、催化剂以及其中的热解机理进行了分析。     

生物质裂解机理模型的研究进展

生物质能是重要的可再生资源,而裂解是未来最有前景的生物质利用方式之一。综述了生物质裂解机理模型的研究进展,并指出了裂解机理研究中存在的问题。     

碱土金属氧化物基催化剂催化热解生物质研究进展

快速热解是生物质高效转化利用的重要方法之一,然而其目标产物生物油因含氧量高、组分复杂等不足而难以直接利用。通过在热解体系中引入碱土金属氧化物基催化剂,可以将热解产物中的氧元素以CO₂和H₂O等方式脱除,从而实现生物油品质的提升。总结了典型碱土金属氧化物基催化剂对生物质催化热解过程中发生的酮基化、羟醛缩合、开环和侧链断裂反应及机理,讨论了催化剂类型（CaO、MgO、基于碱土金属氧化物的分子筛和活性炭等）、生物质原料、温度、催化剂用量、停留时间、催化方式、催化剂失活等因素对生物油产率与品质的影响,并对生物质催化热解制备高品质生物油及其应用进行了展望。     

磁致形状记忆聚合物的研究进展

综述了磁致形状记忆聚合物的研究进展,包括磁致形状记忆聚乳酸、聚己内酯和聚氨酯等,并介绍了磁致形状记忆聚合物在生物医学工程上的应用,包括在药物缓释中的应用、在矫形外科和骨折固定中的应用和在人体中风治疗方面的应用等,同时展望了磁致形状记忆聚合物的发展前景。     

生物质热裂解动力学的研究进展

综述了目前国内外生物质热裂解动力学在实验和理论方面的研究进展。着重介绍了生物质快速热解动力学模型小型装置的研究现状及特点,并对其进行了对比分析,阐明了该类反应器开发、设计及操作优化的关键。同时,也对现有的生物质热解模型作了归类和对比分析,指出了今后的研究方法和发展方向。