一种二茂铁基有机硅陶瓷的制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110342937A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910652967.0(22)申请日2019.07.19(71)申请人济南大学地址250022山东省济南市市中区南辛庄西路336号(72)发明人马庆宇张华宇李建权(74)专利代理机构济南泉城专利商标事务所37218代理人李桂存(51)Int.Cl.C04B35/571(2006.01)C08G79/00(2006.01)B01J31/22(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种二茂铁基有机硅陶瓷的制备方法和应用(57)摘要本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种二茂铁基有机硅陶瓷的制备方法及应用，利用正丁基锂的锂化特性，将正丁基锂与二茂铁在低温下合成为极高活性的二茂铁二锂盐，进一步与二甲基一氯硅烷反应生成单体二茂铁基二甲基硅烷，然后通过Piers–Rubinsztajn反应与正硅酸乙酯聚合得到有机硅聚合物前驱体，再经高温烧结为二茂铁基有机硅陶瓷，制备出的二茂铁基有机硅（Fe-Si-C）陶瓷前驱体具有具有超支化拓扑结构，溶解性好且陶瓷产率高。由于过渡金属Fe的引入，不仅赋予该陶瓷一定的电磁性能，而且还表现出比较好的催化特性，可应用在电磁材料和催化材料上。CN110342937ACN110342937A权利要求书1/2页1.一种二茂铁基有机硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）二茂铁二锂盐的合成：将反应仪器趁热安装，通氩气，取二茂铁在正己烷中溶解制成悬浊液，在低温恒温反应浴中加入四甲基乙二胺，然后加入正丁基锂，升至室温搅拌12~24小时，反应结束后得二茂铁二锂盐；（2）二茂铁基二甲基硅烷单体的合成：向步骤（1）得到的二茂铁二锂盐中加入正己烷，在低温反应浴中并通入氩气，加入二甲基一氯硅烷，无烟后装上干燥管，升至室温搅拌反应12~24小时，反应结束后，得二茂铁基二甲基硅烷单体；（3）二茂铁基有机硅前驱体的制备：低温下，将步骤（2）中得到的二茂铁基二甲基硅烷单体在四氢呋喃中溶解，加入正硅酸乙酯，并加入三(五氟苯基)硼烷催化，升至常温反应，反应后得二茂铁基有机硅聚合物，即二茂铁基有机硅前驱体；（4）二茂铁基有机硅陶瓷的制备：将步骤（3）中得到的二茂铁基有机硅前驱体在800~1400℃下煅烧得二茂铁基有机硅陶瓷。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的二茂铁与四甲基乙二胺的摩尔比为1：1~1.5；所述二茂铁与正丁基锂的摩尔比为1：2~3。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的二茂铁二锂盐与二2CN110342937A权利要求书2/2页甲基一氯硅烷的摩尔比为1:3~5。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的二茂铁基二甲基硅烷单体与正硅酸乙酯的摩尔比为1:0.5；所述的二茂铁基二甲基硅烷单体与三(五氟苯基)硼烷的摩尔比为1:1~1.5。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中的和步骤（2）中所述的低温反应温度为-78℃；步骤（3）中的低温反应温度为-4℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的常温反应时间为0.5小时。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的煅烧升温以5℃/min速率升温，升至预定温度后，保温2h。8.一种权利要求1~7任一项所述的方法制备的二茂铁基有机硅陶瓷在电磁材料和催化材料上的应用。3CN110342937A说明书1/6页一种二茂铁基有机硅陶瓷的制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种二茂铁基有机硅陶瓷的制备方法及应用。背景技术[0002]碳化硅（SiC）陶瓷具有高强度、高模量、耐高温、抗氧化、耐磨和耐化学腐蚀等优异特性，在航空、航天及武器装备等诸多领域有广泛的应用。异质金属元素的引入，不仅会提高SiC陶瓷的耐高温性和抗氧化性，还有可能使其具有更好的磁性能、电性能或催化性能，可以有效地拓宽SiC陶瓷的应用领域。[0003]金属有机聚合物作为陶瓷前驱体是一种非常高效和先进制备不同功能陶瓷的方法。金属有机聚合物不仅具有高分子的柔顺性、易加工成型性和金属的电磁性能，同时还有一定的催化特性。目前，高支化聚二茂铁基硅烷的研究较少，典型的合成方法是两官能度的二茂铁锂盐与二官能度或三官能度的氯硅烷反应，即A2+B3或A2+B4的反应策略，合成网状结构的高分子聚合物。这种聚合物作为陶瓷前驱体，具有较高的陶瓷产率，可以作为比较理想的先驱体聚合物。先驱体转化法是以有机聚合物为先驱体，经高温热解，使有机聚合物转变为无机陶瓷的方法，具有很多优势，比如可以直接热解形成无机陶瓷、比较低的无机化