先驱体聚合物的合成与裂解技术优化

陶瓷先驱体聚合物（简称陶瓷先驱体或先驱体）是通过化学方法合成的一类有机聚合物，一般含有硅，它在一定温度范围内发生裂解，转化为无机陶瓷。陶瓷先驱体研究主要包括先驱体合成和先驱体裂解转化陶瓷两个部分。

先驱体的合成是先驱体转化法制备陶瓷的基础，人们根据所需目标陶瓷材料的工艺及性能特点，设计相应的先驱体分子结构。Sey-erth等^[9]提出，可用作陶瓷先驱体的有机聚合物必须具备下列条件：①先驱体的相对分子质量要足够高，以避免或减少裂解过程中小分子的挥发；②先驱体中应有潜在的活性基团（如Si—H，CC，CC等），以利于在热解过程中实现交联、固化；③可溶解于有机溶剂或可熔融，且易在裂解前形成所需的形状；④单体容易获得且价格低廉，聚合物的合成工艺简单，产率高；⑤聚合物在室温下能稳定存在，且裂解产物和副产物均无毒或其他危险性。

陶瓷先驱体的裂解条件在很大程度上决定了所得陶瓷的组成、结构与性能，因此，阐明先驱体裂解过程可以指导制备工艺的优化。先驱体裂解的研究主要集中在裂解机理、裂解产物的成分、结构与晶化行为等方面。

常用的几类陶瓷先驱体是聚硅烷（Polysilane，PS）、聚碳硅烷（Polycarbosilane，PCS）、聚硅氮烷（Polysilazane，PSZ）、聚硅氧烷（Polysiloxane，PSO）等。先驱体的相对分子质量一般为700～10000，陶瓷产率为40%～80%。目前它们都已经商品化。它们裂解后可得到Si—C，Si—N，Si—C—N，Si—O，Si—C—O，Si—N—O等陶瓷。常见的先驱体种类及其裂解后转化的目标陶瓷及转化率见表1-1^[10]。(www.xing528.com)

表1-1陶瓷先驱体裂解后转化目标陶瓷及转化率^[10]

另外，上述每一类陶瓷先驱体会因为主链结构不同或者侧链基团组成与结构的差别而衍生出不同结构与性质的先驱体，它们的裂解产物在组分含量和结构上存在差异。下面将对以上常见的几种先驱体聚合物的合成与裂解情况进行介绍。