聚硼硅氮烷的表征及其流变性能

以二氯甲基硅烷、三氯化硼、六甲基二硅氮烷为起始原料,采用缩聚法合成了新型SiBNC陶瓷前驱体--聚硼硅氮烷(PBSZ),其产率达90%. 通过调节二氯甲基硅烷的用量可获得不同软化点的前驱体. 采用改进的毛细管流变仪,首次对熔融纺丝状态时PBSZ的流变特性进行了研究. 结果表明,PBSZ熔融纺丝时,剪切速率在10～110 s~(-1)范围内时,为切力变稀流体,非牛顿指数为0.83～0.90,表观粘度为440～2 460 Pa·s,粘流活化能约为142 kJ/mol. PBSZ纺丝性能良好,纤维连续无断头长度＞1 600 m,纤维直径＜20 μm.     

新型SiBNC陶瓷先驱体——聚硼硅氮烷的合成与表征

以甲基氢二氯硅烷、三氯化硼、六甲基二硅氮烷为起始原料, 采用共缩合的方法合成了一种新型的可溶可熔的SiBNC陶瓷先驱体--聚硼硅氮烷(PBSZ). 该法合成工艺简单, 且合成收率约为91% (w%). 采用元素分析、傅立叶红外光谱、核磁共振波谱、X射线光电子能谱、动态热机械分析、热重分析等对PBSZ的组成、结构和性能进行了表征. 结果表明, 先驱体的主要骨架为-Si-N-B-, 其中, B, N以硼氮六环形式存在, 而C则以Si-CH₃形式存在. 该先驱体熔点为69 ℃, 数均分子量为10802, 分子量分散系数为1.50. 此外, 所合成的先驱体具有优良的成型性, 在80 ℃的N₂气氛中可纺丝得到15～20 μm的有机纤维, 1000 ℃时相应陶瓷产率约为63% (w%).     

基于环硼氮烷的高陶瓷产率SiBCN先驱体的合成与性能

聚合物先驱体转化法作为制备SiBCN陶瓷及其复合材料的重要途径,具有成型温度低、产物结构和组成可控等优点.设计合成合适的聚合物先驱体是提高陶瓷产率和性能的关键因素之一,本文采用三氯环硼氮烷(TCB)与乙炔基氯化镁进行反应,合成了乙炔基环硼氮烷,进而与二氯硅烷和二氯甲基乙烯基硅烷进行共氨解反应,制备了聚硼硅氮烷先驱体(PBSZ)并进行了高温裂解.采用综合热分析(TG-DSG)对其陶瓷化过程进行了分析,并采用XRD和SEM对陶瓷化产物的结构进行了表征.PBSZ在室温下是液态,易溶于二氯甲烷和氯仿等溶剂,可加工性优良.基于PBSZ先驱体的SiBCN陶瓷产率超过80%;陶瓷化产物在1400℃以下为无定形状态,在1500℃可形成由α-Si3N4,β-Si3N4,h-BN和SiO2晶体结构组成的陶瓷;陶瓷产物表面致密平整且具有优异的热稳定性和氧化性能,表明聚硼硅氮烷(PBSZ)有望成为高陶瓷产率和高性能陶瓷的重要先驱体.     

新型氮化硼陶瓷纤维先驱体——含硅聚硼氮烷的合成与表征

以三氯化硼、六甲基二硅氮烷为起始原料, 采用一步法合成了一种新型含硅氮化硼陶瓷纤维先驱体——含硅聚硼氮烷. 该法合成工艺简单, 且合成收率约为87%(质量分数). 采用元素分析、傅立叶红外光谱、核磁共振波谱、热机械分析、动态流变分析等对含硅聚硼氮烷的组成、结构和性能进行了表征. 结果表明, N—B为含硅聚硼氮烷先驱体的骨架结构, 其中, B, N主要以硼氮六环形式存在, 而Si则以Si—CH₃, Si—N形式存在. 该先驱体软化点为110 ℃, 具有优良的成型性, 在190 ℃的N₂气氛中可纺丝得到20～25 μm的有机纤维.     

含硅聚硼氮烷裂解转化制备氮化硼陶瓷纤维

以低活性含硅聚硼氮烷为先驱体,经熔融纺丝,BCl₃脱硅不熔化处理以及在氨气气氛中高温裂解制备的氮化硼纤维仍含有硅元素,这主要是含硅聚硼氮烷结构中的B-N(SiMe₃)₂和B-N(SiMe₃)-B由于位阻与BCl₃反应脱除SiMe₃不完全所致.而采用HCl首先与含硅聚硼氮烷反应减少其位阻,再通过BCl₃进一步脱硅不熔化处理制备的氮化硼陶瓷纤维经FT-IR、X射线衍射(XRD)分析表明纤维基本不含硅元素,并且扫描电子显微镜(SEM)表明得到的氮化硼陶瓷纤维直径约为11μm,断面致密无孔,室温下抗拉强度为0.45GPa.     

聚硼硅氮烷前驱体的合成及性能研究

以三氯化硼和甲基氢二氯硅烷为原料,采用共氨解的方式合成了聚硼硅氮烷前驱体,并采用核磁共振波谱仪、傅里叶红外光谱仪、差式扫描量热仪、热重分析仪、光电子能谱、网络矢量分析仪等仪器对前驱体及其热解产物进行了表征。前驱体在1000 oC、氮气气氛下热解的陶瓷产率为71.1 %。在氨气气氛下热解可以有效降低热解产物中的碳含量,聚硼硅氮烷在900 oC氨气气氛下热解产物的碳含量低于1 %,并且该热解产物具有高的结晶温度、良好的抗氧化性能和介电性能,有望用于耐高温陶瓷基透波复合材料。     

甲胺/二甲胺共取代合成氮化硼先驱体聚硼氮烷

将三氯环硼氮烷(TCB)与甲胺/二甲胺进行共胺解取代反应, 首先制得了不同胺基的取代单体, 经过进一步热聚合反应合成了聚硼氮烷先驱体. 通过对不同单体的聚合产物组成与结构分析, 探讨了不同取代基对热聚合反应及产物结构的影响. 研究表明, 当控制甲胺/二甲胺摩尔比为1∶2, 聚合温度180 ℃, 获得的聚硼氮烷数均分子量为7603, 分子量分散系数为1.80, 熔点为83 ℃, 组成为BC_0.76N_1.39H_2.5, 该聚合物具有近似线性分子结构, 表现出优良的可纺性, 可制得平均直径10～15 μm的先驱体纤维, 为制备氮化硼纤维奠定了基础.     

氮化硼纤维先驱体的制备与表征

以三氯环硼氮烷为原料, 将其与正丙胺/异丙胺进行共取代反应, 制得了不同结构的取代单体, 再经热聚合反应获得了相应的聚硼氮烷先驱体. 通过分析不同正丙胺/异丙胺配比制得的聚合产物的组成与结构, 探讨了不同单体的胺基取代基对先驱体的聚合反应性及对产物结构的影响. 结果表明, 当正丙胺/异丙胺摩尔比为2∶1, 聚合温度为150 ℃, 反应时间为10 h时, 合成产物具有近似线性分子结构, 熔点为90 ℃, 具有良好的成丝性, 可获得平均直径10~20 μm, 组成为BC_1.27N_1.52H_x的先驱体纤维, 先驱体纤维再经不熔化处理及1200 ℃氨气高温煅烧等工艺可获得近化学计量比的氮化硼纤维.     

先驱体转化法制备Si-B-N-C陶瓷纤维及表征

以聚硼硅氮烷为先驱体, 经熔融纺丝、不熔化处理及氮气中高温热解、烧结得到Si-B-N-C陶瓷纤维. 利用元素分析、FTIR、XRD、高温热重分析等手段对Si-B-N-C纤维的组成、结构以及高温稳定性和抗氧化性等进行了表征. 结果表明, 纤维主要由Si3N4, BN和SiC等相组成, 其室温抗拉强度为2.1 GPa, 弹性模量为230 GPa, 具有很好的非晶稳定性和高温抗氧化性, 惰性气氛中可保持非晶至1700 ℃, 空气中加热至1100 ℃以下时无增重, 在1100-1400 ℃温度范围内增重约3.3％.     

先驱体转化法制备高性能Si-B-N陶瓷纤维

以聚硼硅氮烷为先驱体, 经熔融纺丝、不熔化处理以及在氨气气氛中高温裂解制备了Si-B-N陶瓷纤维. 利用元素分析、FTIR、XRD、SEM和波导法等对纤维的组成结构和性能进行了表征. 结果表明: Si-B-N纤维的组成为Si1.13BN2.47, 室温下纤维的抗拉强度为1.8 GPa, 弹性模量为196 GPa; 纤维具有很好的高温稳定性, 在惰性气氛中可以保持非晶状态至1700 ℃, 加热至1850 ℃结晶, 形成Si3N4和BN等相. 同时, 纤维表现出优良的介电性能, 室温下, 在测试频率为2～18 GHz时, 其平均介电常数和介电损耗角正切值分别为3.68和0.0042. 该纤维有望成为新型耐高温透波复合材料的候选增强材料.     

聚甲基硅烷的合成与封端

利用Wurtz反应合成聚甲基硅烷 ,研究两类溶剂对其组成、分子结构和分子量的影响 .FT IR和1 H NMR及2 9Si NMR分析表明 ,以甲苯为溶剂 ,可以避免在溶剂化过程中Kumada重排的发生 ;而以THF 正己烷 (1∶6 ,V V)为溶剂 ,聚甲基硅烷容易支化和形成Si—CH2 —Si结构 .研究发现 ,聚甲基硅烷具有复杂的端基结构 ,封端剂的加入量影响着最终合成聚甲基硅烷的质量 .     

聚硅氮烷在氨气中的裂解研究

聚硅氮烷在氨气中的裂解研究胡海峰陈朝辉冯春祥张长瑞宋永才（国防科技大学五系长沙４１００７３）关键词聚硅氮烷，氨气气氛，裂解机理先驱体转化法是制备陶瓷的一种独特方法，但裂解产物往往偏离化学稳定相组成，尤其是硅氮烷裂解后氮含量不足影响了材料的高温性能．...     

Ion-molecule reactions of [C,H(3), S](+) ions and evidence for long-lived triplet CH(3)S(+)

Gas-phase [C, H(3), S](+) ions obtained by electron impact from (CH(3))(2)S at 14 eV undergo two distinct low-pressure ion-molecule reactions with the parent neutral: proton transfer and charge exchange. The kinetics of these reactions studied by Fourier transform ion cyclotron resonance (FT-ICR) techniques clearly suggests the [C, H(3), S](+) species to be a mixture of isomeric ions. While proton transfer is consistent with reagent ions displaying the CH(2)SH(+) connectivity, the observed charge exchange strongly argues for the presence of thiomethoxy cations, CH(3)S(+), predicted to be stable only in the triplet state. Charge exchange reactions are also observed in the reaction of these same [C, H(3), S](+) ions with benzene, toluene and phenetole. For these substrates, the CH(2)SH(+) ions can promote proton transfer and electrophilic methylene insertion in the aromatic ring with elimination of H(2)S. The results obtained for the different substrates suggest that the fraction of long-lived fraction of thiomethoxy cations obtained at 14 eV by electron ionization of dimethyl sulfide amounts to ~(22 -/+ 4)% of the [C, H(3), S](+) fragments.     

Dynamical heterogeneity in a highly supercooled liquid under a sheared situation

In the present study, we performed molecular dynamics simulations and investigated dynamical heterogeneity in a supercooled liquid under a steady shear flow. Dynamical heterogeneity can be characterized by three quantities: the correlation length ξ(4)(t), the intensity χ(4)(t), and the lifetime τ(hetero)(t). We quantified all three quantities by means of the correlation functions of the particle dynamics, i.e., the four-point correlation functions, which are extended to the sheared condition. Here, to define the local dynamics, we used two time intervals t = τ(α) and τ(ngp); τ(α) is the α-relaxation time, and τ(ngp) is the time at which the non-Gaussian parameter of the Van Hove self-correlation function is maximized. We discovered that all three quantities (ξ(4)(t), χ(4)(t), and τ(hetero)(t)) decrease as the shear rate γ of the steady shear flow increases. For the time interval t = τ(α), the scalings ξ(4)(τ(α))~γ(-0.08), χ(4)(τ(α))~γ(-0.26), and τ(hetero)(τ(α))~γ(-0.88) were obtained. The steady shear flow suppresses the heterogeneous structure as well as the lifetime of the dynamical heterogeneity. In addition, we demonstrated that all three quantities in the sheared non-equilibrium state can be mapped onto those in the equilibrium state through the α-relaxation time τ(α). This finding means that the same relation between τ(α) and three quantities holds in both the equilibrium state and the sheared non-equilibrium state and therefore proposes that the dynamical heterogeneity can play a similar role in the drastic change of τ(α) due to not only the temperature but also the shear rate.     

氟原子与溴代甲烷反应化学发光研究

用光子计数技术系统地探测了F(^2P)原子与溴代甲烷等(CH~3Br、CH~2Br~2和CHBr~3)反应在各种压力下的可见区(300～900nm)化学发光,得到HF电子基态振动泛频跃迁及 Br~2(B)、BrF(B)、CHF(A)、CH(A) 等分子电子激发态跃迁的发射谱.求出HF(υ=3)转动温度为480K,计算机模拟光谱获得了Br~2(B)的振动布居.对比F与氯代甲烷反应的机理分析表明,初级反应主要是F提取形成HF,多级反应产生了电子激发态的产物分子.     

He(23S)与含氢卤代甲烷传能反应中产生的CH(A2Δ,ν'=0)的新生态转动分布

The excited fragments CH(A), CH(B), CH(C) etc. were produced by the bombardment of He(2~3S) with CH_nX_(4-n)(X=Cl, Br, I). Based on the CH(A-X) emission spectra, the rotational populations can be interpretated in terms of Boltzmann distribution. The effective rotational temperature for CH(A,v'=0) produced from various methyl halides are nearly the some. Experiments under various pressure and calculation of collisional dynamics showed that the distributions are approximate to the nascent distributions.     

He(2~3S)与含氢卤代甲烷传能反应中产生的CH(A~2Δ,ν′=0)的新生态转动分布

流动余辉技术在基元反应动力学研究中已得到了广泛应用。当亚稳态稀有气体原子与某些分子发生传能反应时,母体分子解离产生一些较小的激发态碎片。通过测量碎片的发射光谱可以获得产物内能分布以及解离过程的动力学信息。使用该技术,Someda和Roychowdhury分别研究了He(2~3S)与NH_3和PF_3的反应,获得了NH(A,C)和PF(A)的内能分布规律,并讨论了解离反应的机理。