專(zhuān)利名稱(chēng)：用含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制備氮化硼陶瓷材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種用含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制備氮化硼陶瓷材料的方法。
氮化硼(BN)是一種高性能的非氧陶瓷材料，具有耐高溫、耐腐蝕和良好的界面特性。氮化硼一般由無(wú)機(jī)方法獲得，有機(jī)先驅(qū)體法制備氮化硼是最近三十年才發(fā)展起來(lái)的一種方法，與無(wú)機(jī)合成方法相比，該法容易制得薄膜、涂層、纖維及各種燒結(jié)體等類(lèi)型材料。最早用先驅(qū)體制備氮化硼纖維的方法(特開(kāi)昭51-5300)由于存在碳的脫除問(wèn)題，而不易獲得純的氮化硼，后來(lái)美國(guó)專(zhuān)利US4581468介紹了一種有機(jī)硼聚合物制備氮化硼纖維的方法，是由氮(氨解作用)與三氯——三烷基甲硅烷——硼嗪(環(huán)狀化合物)進(jìn)行反應(yīng)獲得，由于該方法起始化合物很難制備，致使該方法造價(jià)昂貴，難以實(shí)施。而且這種環(huán)狀化合物是將下述化學(xué)式的二氯——(三烷基甲硅烷基氨)——甲硼烷(Ⅰ)在=甲基中回流熱解制備出單橋或雙橋硼氨六員環(huán)多聚體(Ⅱ)、(Ⅲ)。
這種方法的缺點(diǎn)是產(chǎn)率低，必須先制備(Ⅰ)后才能進(jìn)行熱回流縮合，且要用液氨參與反應(yīng)，反應(yīng)工藝復(fù)雜。在中國(guó)專(zhuān)利CN1031846、CN1052874、CN1038288分別介紹了幾類(lèi)硼氨基的聚合物的制備方法但從未涉及先驅(qū)體預(yù)成型體的不熔化處理方法，其后處理過(guò)程均是以在氨態(tài)氣氛或惰性氣氛下緩慢燒成至約2000℃而后獲得氮化硼材料，從而造成高溫熔化，涂層起皺，薄膜下均勻等諸多問(wèn)題。
本發(fā)明的目的就是提供一種用含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制備氮化硼陶瓷材料的方法，可以解決因加熱而造成的熔化、起皺等問(wèn)題，而且制備母體化合物方法簡(jiǎn)單，造價(jià)低。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，在含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制成預(yù)成型件后，經(jīng)過(guò)一道不熔化處理工序，然后在氨態(tài)或氮態(tài)氣氛下燒成，具體方法是首先將先驅(qū)體預(yù)成型件置于BX3或R-BX2中處理0-30分鐘，溫度為20-200℃，然后再置于NH3或RNH2氣氛中處理0-60分鐘，最后進(jìn)行燒制得氮化硼陶瓷，燒制溫度為20-2000℃(x代表鹵素原子，R代表氫原子或烷基。)在上述技術(shù)方案中，由于先驅(qū)體預(yù)成型件是先置于BX3或R-BX2中處理，然后再置于NH3或RNH2氣氛中處理，使得-BX2與-NH2起了端基封閉作用或交聯(lián)作用，從而導(dǎo)致先驅(qū)體由線(xiàn)性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為網(wǎng)狀或體型結(jié)構(gòu)，成為不溶和不熔化材料，這樣即可以進(jìn)行下一步的燒制，燒制獲得的氮化硼陶瓷材料的形狀與先驅(qū)體預(yù)成型體基本相同，不會(huì)因?yàn)橄闰?qū)體熔化而導(dǎo)致成型件發(fā)生變化，從而解決了在燒制氮化硼陶瓷材料過(guò)程中，先驅(qū)體加熱易熔化，使得制成的纖維熔化或涂層起皺或薄膜不均勻等問(wèn)題。
本發(fā)明的牲征還在于是采用
與
共回流制備母體化合物，即含氮硼有機(jī)先驅(qū)體，而不是純碎以
制備，其反應(yīng)以下述進(jìn)行
其中X代表鹵素原子，R’代表烷基，R代表氫原子或烷基。
本發(fā)明的特點(diǎn)是利用RN(SiR3)2起氨解縮合作用，而不是用液氯NH3，所以反應(yīng)工藝簡(jiǎn)單，制備容易。
因此，本發(fā)明提供的用含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制備氮化硼陶瓷材料的方法，由于采取了一道不熔化處理工藝，從而避免了因加熱造成的纖維熔化，或涂層起皺或薄膜不均勻等問(wèn)題，使得燒制成的氮化硼陶瓷材料的形狀與先驅(qū)體預(yù)成型件基本相同，同時(shí)本發(fā)明提供了不同于現(xiàn)有技術(shù)的母體化合物的制備方法，比起現(xiàn)有技術(shù)其制備方法具有工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低、產(chǎn)率高的特點(diǎn)。
實(shí)施例1、首先制備含硼氮的有機(jī)先驅(qū)體以1摩爾BCL3和2.3摩爾HN(SIMe3)2為原料，正己烷為溶劑，反應(yīng)時(shí)間8-12小時(shí)，反應(yīng)溫度-80-0℃，而后過(guò)濾去雜得溶液于N2氣氛下回餾并高分子化，溫度從室溫～200℃，冷卻得到無(wú)色或淡黃色透明固體，通過(guò)控制反應(yīng)溫度和時(shí)間，其軟化點(diǎn)范圍可控制在50～180℃，數(shù)均分子量600～12000，即制得聚硼氮烷有機(jī)先驅(qū)體。
2、制備氮化硼陶瓷材料①取上述固狀聚硼氮烷可拉制成纖維或與其它材料復(fù)合制成BN陶瓷件。如將其制成纖維，將先驅(qū)體纖維絲置于低于軟化點(diǎn)5～10℃的BCl3/N2(體積比60∶40)氣氛中3分鐘，迅速取出后，再置于同樣溫度的NH3氣氛中40分鐘，先驅(qū)體絲即達(dá)到不熔化，②將經(jīng)過(guò)不熔化處理后的先驅(qū)體纖維，在氮N2或氨NH3氣氛中燒制，升溫速度5℃/秒，至1200℃，即可獲得性能良好的白色或淡黃色的氮化硼纖維材料。
權(quán)利要求
1.一種用含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制備氮化硼陶瓷材料的方法，其特征是在含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制成預(yù)成型件后，經(jīng)過(guò)一道不熔化處理工序，然后在氨態(tài)氣氛或氮態(tài)氣氛下燒成，具體方法是將先驅(qū)體預(yù)成型件置于BX3或R-BX2中處理0-30分鐘，溫度為20-200℃，然后再置于NH3或RNH2中處理0-60分鐘，最后進(jìn)行燒制得氮化硼陶瓷，燒制溫度為20-2000℃。(X代表鹵素原子，R代表氫原子或烷基。)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制備氮化硼陶瓷材料的方法，其特征是采用
與
共加流制備母體化合物，即含氮硼有機(jī)先驅(qū)體，其反應(yīng)如下
其中x代表鹵素原子，R’代表烷基、R代表氫原子或烷基。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種用含硼氮有機(jī)先驅(qū)體制備氮化硼陶瓷材料的方法,其特征是將先驅(qū)體預(yù)成型件置于BX
文檔編號(hào)C04B35/583GK1214329SQ9710825
公開(kāi)日1999年4月21日 申請(qǐng)日期1997年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月13日
發(fā)明者向陽(yáng)春, 陳朝輝, 曾競(jìng)成, 李中華 申請(qǐng)人:向陽(yáng)春