聚硼硅氧烷与聚钛硼硅氧烷改性酚醛树脂及陶瓷化研究的任务书.docx

聚硼硅氧烷与聚钛硼硅氧烷改性酚醛树脂及陶瓷化研究的任务书
任务书
一、研究背景和意义
聚合物基陶瓷复合材料具有较高的综合性能，广泛应用于航空、航天、电子、光学及制造等领域。其中以氧化铝基、氮化硅基、碳化硅基等为基体，以聚合物为前驱体制备的陶瓷复合材料，具有低密度、高强度、耐高温、耐磨损、抗腐蚀等良好的性能。聚酚醛树脂是常用的陶瓷前驱体，其具有良好的加工性、耐高温性和优异的耐化学性。然而，聚酚醛树脂作为前驱体通常需要高温（800-1000℃）热解后才能得到纯陶瓷。因此，为了降低制备成本、提高制备效率和延长材料使用寿命，需要开发一种具有低热解温度并且能够提高陶瓷材料性能的新型陶瓷前驱体。
近年来，聚硼硅氧烷（PBSO）和聚钛硼硅氧烷（PTBSO）等有机硅高分子化合物因其独特的结构、性能和稳定性在陶瓷材料、涂料、粘合剂等领域得到了广泛的应用。PBSO和PTBSO分别在硅氧键的硅原子上引入了不同的取代基，使其在聚合中将硅原子与硼、钛、氧等原子连接起来，形成了一系列聚硅硼氧烷和聚区均聚硅钛氧烷等高分子化合物。这些高分子化合物在加热热解过程中会分解成硼酸盐和氧化物等化学物质，其中硼酸盐具有较高的熔点（约741℃）和低的热膨胀系数，是一种优良的陶瓷原料。因此，聚硼硅氧烷和聚钛硼硅氧烷具有很高的应用潜力，可用于制备高性能的陶瓷材料和复合材料。
基于此，本研究将以聚硼硅氧烷和聚钛硼硅氧烷为改性剂，探索其对聚酚醛树脂和陶瓷化后材料性能的影响，为开发新型陶瓷前驱体和高性能复合材料提供理论和实验依据。
二、研究内容和方法
1.合成聚硼硅氧烷和聚钛硼硅氧烷
采用乙醇为溶剂，以硼酸、氮化钛、硅烷为原材料，通过缩合反应合成聚硼硅氧烷和聚钛硼硅氧烷，采用红外光谱和核磁共振等方法对合成产物进行表征。
2.改性聚酚醛树脂
将不同比例的PBSO和PTBSO掺入聚酚醛树脂体系中，研究其对聚酚醛树脂热解性能、热稳定性和力学性能等的影响。
3.制备陶瓷复合材料
采用成型压制法制备陶瓷复合材料，将改性聚酚醛树脂与Al2O3、SiC等基体材料混合制备预制件后，采用真空热解工艺将其热解成纯陶瓷。对制备过程中的材料结构、形态和物理化学性质进行表征和分析。
4.材料性能评价
对制备的陶瓷复合材料进行力学性能测试、热性能分析、微观结构表征等实验研究，分别研究PBSO和PTBSO对于聚酚醛树脂和陶瓷化后材料性能的影响规律，并探究材料的应用前景。
三、研究预期成果
1.成功合成了聚硼硅氧烷和聚钛硼硅氧烷，并对其化学结构进行了表征。
2.研究了PBSO和PTBSO对聚酚醛树脂热解性能、热稳定性和力学性能的影响机理。
3.成功制备了成型压制法制备的陶瓷复合材料，并对其微观结构和力学性能进行表征和评价。
4.探究和分析了PBSO和PTBSO在陶瓷化材料中的应用前景和潜力。
四、研究计划和进度
1.第一年：完成聚硼硅氧烷和聚钛硼硅氧烷的合成及表征，并研究对聚酚醛树脂改性的影响。
2.第二年：完成陶瓷复合材料的制备，并进行性能测试和表征。
3.第三年：总结分析实验结果，撰写学位论文，并开展论文答辩。
五、参考文献
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[4]赵楠，周凌翔，康宁.聚钛硼硅氧烷的合成及应用[J].化工进展，2016，(1):156-160.
[5]邢珺媛，邵红莉，闫晶.不同含硼有机硅树脂对氧化铝仿生材料的制备及性能分析[J].河北科技大学学报，2018，(1):83-88.