含铍先驱体的合成及其结构的初步研究

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本研究利用铍优异的性能合成含铍先驱体,然后通过高温烧结转化为陶瓷纤维、陶瓷涂层等各种形状和新颖特性的含铍制品,将在电子封装、陶瓷基复合材料等方面展开广阔的应用前景。本文先合成了乙酰丙酮铍,然后利用乙酰丙酮铍等原料合成环氧树脂含铍先驱体、聚碳硅烷(PCS)含铍先驱体,分析研究了乙酰丙酮铍及各先驱体的合成条件;采用元素分析、UV-Vis、IR、XRD、1HNMR等分析手段表征了乙酰丙酮铍、各先驱体的组成、结构,并运用IR、TG、XRD、元素分析等分析方法研究了各先驱体的热分解过程。   以氢氧化铍、乙酰丙酮为原料合成了乙酰丙酮铍。实验表明,溶剂的反应次序、pH值、乙酰丙酮量对产率有较大的影响;采用XRD、元素分析、UV-Vis、1HNMR、IR等方法对所合成样品进行表征,结果表明:铍离子与乙酰丙酮根形成螯合环结构;在乙酰丙酮铍中存在金属铍离子的强吸电子效应和螯合环的环电子流效应;环内构成的离域大π键,增加了该化合物的稳定性。   利用乙酰丙酮铍、环氧树脂等原料制得了环氧树脂含铍先驱体。实验表明,乙酰丙酮铍的用量在20wt%、乙二胺的用量为5wt%,反应时间3~10h,分子量达到880。随着Be(acac)2用量的增加,环氧树脂含铍先驱体的交联程度也在增加,虽提高了陶瓷产率,但失重仍然率较大,并产生大量的气体,形成了很多孔洞。   利用乙酰丙酮铍、PCS等原料制得了PCS含铍先驱体。实验表明,4wt%-8wt%的Be(acac)2与PCS在220~250℃,保温时间为3~5h条件下反应,分子量达1000左右。Be(acac)2与PCS合成的先驱体中,Be是以Si-Be-Si、Si-O-Be-O存在的。PCS含铍先驱体热解陶瓷产率在1200℃时,陶瓷产率在70%左右;XRD图谱中出现β-SiC的三个结晶峰,元素分析测得热解产物中Be元素的存在。对比环氧树脂含铍先驱体和PCS含铍先驱体可知,PCS含铍先驱体性能较为优良,适宜做含铍陶瓷、含铍纤维等材料的先驱体。
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