一种清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于聚碳硅烷制备技术领域，具体涉及一种清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法。
【背景技术】
[0002]碳化硅(SiC)是一种高性能陶瓷材料，可广泛应用在高性能SiC陶瓷纤维、陶瓷基复合材料、陶瓷涂层、陶瓷薄膜、泡沫陶瓷、陶瓷微粉等方面。聚碳硅烷(PCS)是最常用的先驱体法制备高性能SiC材料的先驱体，一般由聚二甲基硅烷(PDMS)在高温(400-500 V)高压条件下通过裂解重排反应制得。为改善最终SiC材料的耐高温性、抗氧化性、电磁性能等，通常在裂解重排时将异质元素络合物引入到PCS主链上，得到含异质元素聚碳硅烷，例如含铝聚碳硅烷(PACS)。异质元素包括铝、铁、钛、锆、钴、镍、硼等。
[0003]含异质元素聚碳硅烷通常是由聚二甲基硅烷(PDMS)在高温(400_600°C)常压条件下通过裂解反应生成聚硅碳硅烷(PSCS)或液态聚硅烷(LPCS)，然后将其与含异质元素络合物混合，在400-500 °C条件下反应生成。
[0004]在聚二甲基硅烷(PDMS)高温高压条件下通过裂解反应制备聚碳硅烷(PCS)，以及聚二甲基硅烷(PDMS)高温常压条件下通过裂解反应制备聚硅碳硅烷(PSCS)或液态聚碳硅烷(LPCS)的过程中，除得到目标产物PCS、PSCS或LPCS外，还会残留黑色物质附着在反应容器内，不容易将其除去。这种黑色物质包含PCS、含碳、硅的混合物及其它物质。随着反应次数增多，这种黑色物质逐渐增多，势必会影响反应时的传质传热，影响反应进程，造成产物性能不稳定。
[0005]因此，开发一种有效的、简便地清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法十分重要。
【发明内容】
[0006]针对上述技术现状，本发明旨在提供一种清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，该方法简单易行，能够有效清除聚二甲基硅烷裂解反应后的残留物。
[0007]本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为:一种清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:在聚二甲基硅烷裂解反应后的反应容器内首先加入可溶聚碳硅烷的有机溶剂进行清洗，然后加入氧化性酸进行清洗，最后用去离子水或蒸馏水清洗后烘干。
[0008]所述的聚二甲基硅烷裂解反应残留物是指聚二甲基硅烷经高温裂解后的残留物，包括但不限于聚二甲基硅烷在高温常压条件下裂解制备聚硅碳硅烷(PSCS)或液态聚碳硅烷(LPCS)的残留物，以及聚二甲基硅烷在高温高压条件下裂解制备聚碳硅烷(PCS)的残留物等。
[0009]所述的可溶聚碳硅烷(PCS)的有机溶剂包括但不限于苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、环己烷、正庚烷、四氯化碳、氯仿等中的一种或几种混合物。
[0010]所述的氧化性酸包括但不限于浓硫酸、浓硝酸、高氯酸等中的一种或几种混合物。作为优选，所述浓硫酸的质量百分数为90-98%，浓硝酸的质量百分数为50-70%，高氯酸的质量百分数为60-80 %。
[0011]作为一种优选的实现方式，上述清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法包括以下步骤:
[0012]步骤1:在聚二甲基硅烷(PDMS)裂解反应后的反应容器内加入可溶聚碳硅烷(PCS)的有机溶剂，加热反应容器，使容器内温度达到10-100°C，优选为50-800C，在保证容器内液体流动且充分接触残留物的条件下，保持0.1-100小时，优选为1-10小时，然后移出反应容器内的液体；
[0013]步骤2:向反应容器内加入氧化性酸，加热反应容器，使容器内温度达到30-120 V，优选为50-80°C，在保证容器内液体流动且充分接触残留物的条件下，保持0.1-100小时，优选为5-10小时，然后将移出反应容器内的液体；
[0014]步骤3:向反应容器内加入蒸馏水或去离子水清洗反应容器，清洗时间优选为1-30分钟，清洗后移出反应容器内的液体，然后烘干反应容器，烘干温度优选为10-100°C。
[0015]所述的步骤I和步骤2中，保证容器内液体流动的可实现方式不限，包括搅拌、振荡、超声处理等中的一种或者几种的混合。
[0016]综上所述，本发明提供了一种清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，该方法简单易于实现，能够快速有效地清除聚二甲基硅烷裂解反应后的残留物，利用该方法能够保养反应设备，延长反应设备寿命，同时能够减少所述残留物对后续反应进程的影响，增加反应稳定性和可靠性，提高反应产物的性能。
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例1中清洗前、经步骤(I)清洗后，以及经步骤(2)清洗后的烧瓶照片。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
[0019]实施例1:
[0020]本实施例中，聚二甲基硅烷裂解反应容器为250ml石英材质烧瓶，清除裂解反应后残留物的方法如下:
[0021 ] (I)将10ml四氢呋喃加入所述烧瓶内，加热烧瓶，使烧瓶内温度达到50°C，磁力搅拌使烧瓶内液体流动且充分接触残留物，搅拌I小时，然后将烧瓶内的液体倒出；
[0022](2)向烧瓶内加入质量百分数为98 %的浓硫酸10ml，加热烧瓶，使烧瓶内温度达到80°C，磁力搅拌使烧瓶内液体流动且充分接触残留物，搅拌2小时，然后将烧瓶内的液体倒出；
[0023](3)向烧瓶内加入去离子水250ml清洗烧瓶，清洗5分钟后将其倒出烧瓶，然后加热烧瓶，使烧瓶内温度达到100 °C，保持I小时，烧瓶被烘干，且残留物均被清除。
[0024]图1是清洗前、经步骤(I)清洗后，以及经步骤(2)清洗后的照片，可以看出，经过本实施例中清洗步骤清洗后烧瓶被彻底清洗干净。
[0025]实施例2:
[0026]本实施例中，聚二甲基硅烷裂解反应容器为20L不锈钢反应釜，清除裂解反应后残留物的方法如下:
[0027](I)将1L二甲苯加入所述反应釜内，加热反应釜，使反应釜内温度达到80°C，搅拌使反应釜内液体流动，搅拌5小时，然后将反应釜内的液体倒出；
[0028](2)向反应釜内加入质量百分数为65 %的浓硝酸1L，加热反应釜，使釜内温度达到600C，搅拌使反应釜内液体流动，搅拌5小时，然后将反应釜内的液体倒出；
[0029](3)向反应釜内加入去离子水20L清洗反应釜，清洗1min后将其倒出反应釜，然后加热反应釜，使反应釜内温度达到80°C，同时用真空栗对反应釜内抽真空3小时，反应釜被烘干，且残留物均被清除。
[0030]该反应釜上述清洗后被彻底清洗干净。
[0031]以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:在聚二甲基硅烷裂解反应后的反应容器内首先加入可溶聚碳硅烷的有机溶剂进行清洗，然后加入氧化性酸进行清洗，最后用去离子水或蒸馏水清洗后烘干。2.根据权利要求1所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:所述的聚二甲基硅烷裂解反应残留物包括聚二甲基硅烷在高温常压条件下裂解制备聚硅碳硅烷或液态聚碳硅烷的残留物，以及聚二甲基硅烷在高温高压条件下裂解制备聚碳硅烷的残留物。3.根据权利要求1所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:所述的可溶聚碳硅烷的有机溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、环己烷、正庚烷、四氯化碳、氯仿中的一种或几种混合物。4.根据权利要求1所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:所述的氧化性酸包括浓硫酸、浓硝酸、高氯酸中的一种或几种混合物。5.根据权利要求4所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:所述浓硫酸的质量百分数为90-98%，浓硝酸的质量百分数为50-70%，高氯酸的质量百分数为60-80%。6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:包括以下步骤: 步骤1:在聚二甲基硅烷裂解反应后的反应容器内加入可溶聚碳硅烷的有机溶剂，加热反应容器，使容器内温度达到10-100°C，在保证容器内液体流动且充分接触残留物的条件下，保持0.1-100小时，然后移出反应容器内的液体； 步骤2:向反应容器内加入氧化性酸，加热反应容器，使容器内温度达到30-120 0C，在保证容器内液体流动且充分接触残留物的条件下，保持0.1-100小时，然后将移出反应容器内的液体； 步骤3:向反应容器内加入蒸馏水或去离子水清洗反应容器，清洗后移出反应容器内的液体，然后烘干反应容器。7.根据权利要求6所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:所述步骤I和步骤2中通过搅拌、振荡、超声处理中的一种或者几种保证反应容器内液体流动。8.根据权利要求6所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:所述步骤I中，反应容器内的温度为50-80 °C ； 作为优选，所述步骤I中，保持时间为1-10小时。9.根据权利要求6所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:所述步骤2中，反应容器内的温度为50-80 °C ； 作为优选，所述步骤2中，保持时间为5-10小时。10.根据权利要求6所述的清除聚二甲基硅烷裂解反应残留物的方法，其特征是:所述步骤3中，清洗时间为1-30分钟； 作为优选，所述步骤3中，烘干温度为10-100 V。
【专利摘要】本发明提供了一种清除聚二甲基硅烷(PDMS)裂解反应残留物的方法，该方法首先用可溶聚碳硅烷(PCS)的有机溶剂对反应容器进行清洗，再用氧化性酸对反应容器进行清洗，最后用去离子水或蒸馏水清洗反应容器后烘干。通过上述方法可快速、彻底清除聚二甲基硅烷(PDMS)裂解反应后的残留物，在保养反应设备的同时，减少了残留物对后续反应进程的影响，提高了反应产物性能的稳定性和可靠性。
【IPC分类】C08G77/60
【公开号】CN105601936
【申请号】CN201610018273
【发明人】莫高明, 苗玉龙, 钟希强, 何流, 陈海俊, 裴学良, 杨建行
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年1月12日