[科普中国]-硅氮聚合物

硅氮聚合物是一种耐高温的无机聚合物。通常作为硅氮陶瓷前驱体。

简介硅氮聚合物是一种耐高温的无机聚合物。能在超越金属或陶瓷所能胜任的苛刻条件下使用，在腐蚀及高温条件仍能保持其独特的韧性和硬度、具有良好绝热性耐腐蚀性、抗热能力超过陶瓷。在氮气流中，在火焰喷雾状硅粉制取硅氮聚合物。

聚有机硅氧烷自40年代以来在合成研究和工业应用方面获得很大成功。硅氮烷的结构与硅氧烷近似，引起许多研究者的兴趣。但是由于合成线型的、分子量大的硅氮聚合物很困难，硅氮键水解稳定性又不好，限制了它发展。然而，对这类化合物的研究仍在不断进行。它的某些特性逐渐被认识并得到应用 。中国科学院化学研究所十 多年来在用它作为硅氮陶瓷前体、改进硅橡胶的性能及它的结构分析等方面都做了一些工作1。

应用作为硅氮陶瓷前体非氧陶瓷（如碳化硅、氮化硅等）是非常耐高温、耐氧化、高强度、高硬度的新型无机材料。它们通常是由含硅的聚合物高温裂解来制备。已知从聚硅碳烷高温裂解拉丝制成的连续硅碳纤维可在1000℃下使用。这促进了聚硅氮烷陶瓷前体的研究。

用作陶瓷前体的高分子应该是：

（1）含碳氢量少 ，裂解后陶瓷收率才高；

（2）分子量足够大而且是线型的，才有希望拉成纤维；

（3）裂解时产生一定的交联点，使成型性好；

（4）不含氧，以免生成二氧化硅晶体；

（5）成本较低。它们的合成方法可分为两类：一类是从氯硅烷和胺缩聚；另一类是从环二硅氮烷开环聚合 。

作为硅橡胶的共聚组分硅氮烷和硅氧烷的共聚研究累有报道 。例如(MeSiNH)3与 (MeSiO)4 用阴离子开环共聚，将6.1%的硅氮链节引入聚硅氧烷可使其10%的热失重温度提高100℃以上。

作为提高硅橡胶热稳定性的添加剂苯基硅氮胶虽然性能优越，但在引入苯基一步时须经高温重排，产物还要在66.7Pa的真空下分离，条件要求较高。后来发现，在二甲基硅橡胶中加入一些聚硅氮烷（1%一10%）即可大幅度地提高它的热稳定性，聚硅氮烷以苯基硅氮胶最好，甲基硅氮胶和六苯基环三硅氮烷稍差。加入到二苯基硅橡胶中也有相似效应。

作为室温硫化胶的交联剂室温硫化硅橡胶是成型方便、应用广泛的材料。它通常是羟基聚硅氧烷HO(SiOMe2O)nH以Si(OEt)4为交联剂、有机锡盐为催化剂脱乙醇制备，或者以MeSiX3（X为一OC(CH3)=CH2、一ON=CMe2等）为交联剂脱丙酮来制备。因有机锡盐残留在其中将影响其热稳定性，有研究者2提出了一种含有硅氮键的聚合物KH一CL为交联剂，它可与硅氧链上的轻基脱NH3而产生交联，在室温固化完全。这种交联剂之优点是不用金属盐催化。同时它比计算量过量使用。过量的KH一CL还能消除体系中残存羟基和水，故这种室温胶的热稳定性得到大幅度提高。

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学