尤其是纖維形態(tài)的丙烯腈-硅氮烷共聚物、其制備方法及其用途技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及共聚物，其是通過丙烯腈或由丙烯腈和可與丙烯腈共聚合的有機分子組成的混合物與至少一種單體的、低聚的和/或聚合的硅氮烷的反應獲得的，其中所述硅氮烷包含至少一個乙烯基雙鍵。所述共聚物可以轉(zhuǎn)化成為纖維形態(tài)和/或變?yōu)椴豢扇刍?。利用纖維狀的共聚物通過熱解制造陶瓷纖維。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及由丙烯腈和硅氮烷組成的共聚物，所述硅氮烷具有至少一個有機可聚合的雙鏈，特別是乙烯基。該共聚物由于其硅原子含量、氮原子含量和碳原子含量例如適合作為組成為SiCN(碳氮化硅)、SiC(碳化硅)或SiN(氮化硅)的熱解體系的防火材料或原料。無論是熱解還是非熱解的方式，所述材料可以任意的形態(tài)，特別是以纖維的形態(tài)存在。
技術(shù)介紹
上述體系適合作為寬廣的應用領(lǐng)域的材料，因為其在高溫下具有高的機械強度以及良好的抗氧化性。熱解產(chǎn)物具有陶瓷的特性，并且例如以纖維或陶瓷基體的形態(tài)用作應當耐受或抵抗高溫和/或腐蝕性介質(zhì)的零件中的加固元件。在US 4，929，704、US 5，001，090 和 US 5，021，533 中描述了包含異氰酸酯或異·硫氰酸酯的聚硅氮烷的加聚物。利用異(硫)氰酸酯產(chǎn)生主要為線性的產(chǎn)物混合物，其中-N-C(A)-基(A = 0*S)引入Si-N鍵中。與2，6-甲苯二異氰酸酯反應的液態(tài)聚硅氮烷的反應形成碳含量明顯提高的玻璃狀的產(chǎn)物。在本文中還述及以下的可能性，聚硅氮烷與乙烯酮、硫酮、碳二亞胺或CS2反應。但是沒有給出其具體的例子或者任何產(chǎn)物特性。建議將該產(chǎn)物作為含有氮化硅的陶瓷纖維的原料。通常由硅烷/聚硅烷出發(fā)合成SiC-陶瓷纖維。但是該合成途徑并不是毫無困難的。因此，必須為極少用到的干紡工藝找到原料的熱解產(chǎn)物，其一方面是可溶的，另一方面卻在熱解時所導入的熱能的作用下不會熔化。然而，通常只有通過繁瑣的途徑才能制成滿足該標準的材料，或者必須在真正的熱解之前硬化。為此可以援引TUBergakademie Freiberg 以及位于 Wiirzburg 的 Institut fiir Silicatforschung derFraunhofer-Gesellschaft 的學術(shù)論文。熔紡工藝被更普遍地使用。然而，在此特別不利的是，必須借助電子束照射使聚合物纖維硬化，因而需要約為20MGy的極高的劑量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于，找到一種適用于防火和防燃領(lǐng)域的材料，其可被加工成穩(wěn)定的成型體，例如自承式纖維。在優(yōu)選的實施方案中，尤其是可以穩(wěn)定的纖維的形態(tài)進行熱解，從而獲得組成為Sic、SiN或SiCN的材料。在該目的解決方案中，提供一種由(i)丙烯腈、或由丙烯腈和可與丙烯腈共聚合的有機分子組成的混合物，以及(ii)包含C = C雙鍵的硅氮烷材料制成的共聚物。術(shù)語“硅氮烷”通常表示包含R1R2R3Si-N(R4) SiR5R6R7基團的化合物。該基團的一種非常簡單的代表物質(zhì)是二硅氮烷H3Si-NH-SiH3。環(huán)狀和線性的硅氮烷包括或者由結(jié)構(gòu)單元-Si (R1R2)-N(Rs)-組成。由該基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，衍生出許多種硅氮烷，其在硅上的取代基除了氫以外例如可以是烷基、烯基或芳基，其在氮上的取代基除了氫以外可以是烷基或芳基。通過引入額外的基團如脲基以及不同的環(huán)和多重環(huán)，形成低聚或聚合的結(jié)構(gòu)。本申請的專利技術(shù)人可以令人驚奇地確定，具有一個或多個C = C雙鍵的硅氮烷可與丙烯腈在適合于該物質(zhì)的溶劑中在存在通常的加聚反應催化劑的情況下共聚合成為聚合物，所述聚合物通常溶解在所用的反應溶劑(例如DMF或者另一種適合于丙烯腈的溶劑)中。該共聚物通?？扇芙庠谙嗤娜軇┲校绫╇婧途郾╇?。在分離出溶劑之后，其在室溫下呈固態(tài)，但是在溫度升高時呈高粘性的液態(tài)。熔體具有粘彈性特性，因此可以拉伸成為纖維。其可以在冷卻和任選實施的拉伸之后利用電子束進行進一步交聯(lián)，并由此變得不可熔化或者轉(zhuǎn)化為硬質(zhì)塑料的狀態(tài)。在該纖維的后期硬化之后可以接著進行纖維的熱解。共聚合作用以如下方式進行 V I催化劑 Si —(X)0-CH=CH2 + CH2=CH-C = N - ^ I°22溶劑-ECH-CH2]^-ECH-CH2]^~ECH-CH2-CH-CH2^- CN m (X)0 CN (|χ)。 。-{Si-NRl·-ESi-NRl· LI yI y CH3CH3其中，X =亞燒基，o = 0或 I;m = 0、1、2、3或任意更大的數(shù)；η = 0、1、2、3或任意更大的數(shù)；P = 0、1、2、3或任意更大的數(shù)；其條件是m和P不同時等于O,并且η和P不同時等于O,y = Si-N單元在所用硅氮烷中的數(shù)量，R =所用硅氮烷中的取代基，通常對應于下述的式(I)至(III)的R2。上式反映了，按照所用的原料和聚合反應的持續(xù)時間/其溫度/所選催化劑的種類，在所形成的聚合物中含有丙烯腈與所用硅氮烷的低聚物的相等長度或不等長度的嵌段(P = O)，交替地聚合的丙烯腈分子和硅氮烷分子輪換交替(m和η分別=O)，或者產(chǎn)生由上述兩種形態(tài)組成的具有不同成分的混合形態(tài)(m不等于0，η不等于0，ρ不等于O)。丙烯腈的合適的反應配對物質(zhì)是所有單體的、低聚的或聚合的、具有一個或多個鍵結(jié)在硅上的烯基的硅氮烷。“低聚的硅氮烷”根據(jù)本專利技術(shù)應當理解為具有2至10個硅原子的硅氮烷。聚合的硅氮烷則是指具有至少11個硅原子的硅氮烷?？墒褂玫墓璧榛虻途酃璧?聚硅氮烷具有通式(I)本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2009.12.09 DE 102009059777.81.共聚物，通過以下物質(zhì)的反應獲得 (i)丙烯腈，與 ( )至少一種單體的、低聚的和/或聚合的硅氮烷，其中所述硅氮烷包含至少一個乙烯基雙鍵。2.根據(jù)權(quán)利要求I的共聚物，其中所述硅氮烷選自通式(I)的硅氮烷、通式(II)的硅氮烷和通式(III)的硅氮烷3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的共聚物，其僅由丙烯腈和硅氮烷獲得。4.根據(jù)權(quán)利要求I或2的共聚物，通過以下物質(zhì)的反應獲得 (i)由丙烯腈和可與丙烯腈共聚合的有機分子組成的混合物，其中所述有機聚合物在混合物中的最大含量為20重量％ ;及 ( )單體的、低聚的和/或聚合的硅氮烷，其中所述硅氮烷包含至少一個乙烯基雙鍵。5.根據(jù)權(quán)利要求4的共聚物，其中所述有機分子選自苯乙烯、丁二烯、乙烯基咔唑以及由這些分子中的兩種或全部三種組成的混合物。6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的共聚物，其特征在于，其用填料填充。7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的共聚物，其是纖維形態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求7的共聚物，其特征在于，其是不可熔化的。9.根據(jù)權(quán)利要求8或9的纖維形態(tài)的共聚物用于制造陶瓷纖維的用途。10.用于制造如權(quán)利要求I的共聚物的方法，其特征在于，將 (i)丙烯腈，及...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·鮑爾，D·德克爾，G·莫茨，
申請(專利權(quán))人：弗勞恩霍弗應用技術(shù)研究院，克拉瑞特金融BVI有限公司，
類型：
國別省市：