《有機鈹高聚物合成及其冶金材料製備基礎研究》是依託中南大學，由黃小忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有機鈹高聚物合成及其冶金材料製備基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃小忠
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用我國豐富的鈹資源，開發高附加值鈹製品是我國鈹冶金亟待解決的問題。有機金屬高聚物由於本身既具有有機物良好的加工和成型特性又可以通過轉化為無機物，因而成為製備航空航天國防尖端材料的重要的中間體。本項目利用精細冶金的原理從鈹冶金原料合成有機鈹高聚物，利用材料設計和分子設計的方法確定目標有機鈹高聚物的分子結構，從第一性原理Abi出發計算包括Be-O，Si-C-Be，Be-N-Si的原子和電子結構及其運動，預測其新穎的物理功能和套用特性。用有機鈹配合物聚合及鈹化合物與有機高聚物加成的方法合成有機鈹高聚物。研究高聚物的結構和性能及合成機理。開展有機鈹高聚物為原料無機化轉化製備系列高性能鈹陶瓷製品（超細含鈹陶瓷粉體、含鈹陶瓷纖維、含鈹陶瓷塗層、含鈹纖維陶瓷複合材料）基礎研究。本項目對我國鈹冶煉產業提升和鈹在航空航天國防核心領域套用具有重要意義。
結題摘要
利用我國豐富的鈹資源，開發高附加值鈹製品是我國鈹冶金亟待解決的問題。有機金屬高聚物由於本身既具有有機物良好的加工和成型特性又可以通過轉化為無機物，因而成為製備航空航天國防尖端材料的重要的中間體。本項目利用精細冶金的原理從鈹冶金原料合成有機鈹高聚物，利用材料設計和分子設計的方法確定目標有機鈹高聚物的分子結構，從第一性原理Abi 出發計算包括Be-O，Si-CBe， Be-N-Si 的原子和電子結構及其運動，預測其新穎的物理功能和套用特性。主要成果如下： 1、完成了鈹原料的選擇、聚合單體的設計，完成甲基羧酸鈹和乙醯丙酮鈹的合成與反應原理研究，得到合成甲基羧酸鈹和乙醯丙酮鈹單體的最佳化實驗方案，反應條件相對簡單易操作，產率在80%以上。 2、完成聚碳矽烷含鈹先驅體和環氧樹脂含鈹先驅體的合成和反應原理研究，通過對聚碳矽烷含鈹先驅體和環氧樹脂含鈹先驅體結構和物理化學性質研究，其中環氧樹脂含鈹先驅體不適宜紡絲，聚碳矽烷含鈹先驅體適宜通過用熔融紡絲法來進行紡絲。 3、對聚碳矽烷含鈹先驅體合成熱動力學進行了研究，得到最佳化的合成條件為: Be(acac)2與PCS以12wt%左右的配比，在220～240℃的反應溫度下保溫反應3～5h。 4、PBeCS中含有0.2～0.3wt%的鈹和較高含量8～10wt%的氧，C/Si原子比小於2.。PBeCS是以Si-C鍵為主鏈的聚合物，其側基為CH3和H，並含有部分支鏈。推測Be在PBeCS中主要以Si-O-Be鍵形式存在，並形成幾種不同的配位體。 5、對不同的有機鈹高聚物的熱解過程進行研究，環氧樹脂含鈹先驅體的熱穩定性差，不耐高溫。當溫度達到420℃時，環氧樹脂先驅體已經含有大量焦化的碳，不適合用來製備含鈹陶瓷；含鈹聚碳矽烷先驅體熱解過程可分為三個階段，在800℃基本無機化，在1200℃完全無機化，且陶瓷產率高。 6、利用有機鈹高聚物製備了不同的含鈹陶瓷製品，通過對不同工藝條件對陶瓷製品性能的影響，建立起合適的製備工藝。已製備出含鈹碳化矽陶瓷塗層碳纖維，其塗層較均勻，電阻率增加。掌握了製備不同形狀的含鈹碳化矽陶瓷的通用製備工藝。
