有机铍高聚物合成及其冶金材料制备基础研究

利用我国丰富的铍资源，开发高附加值铍制品是我国铍冶金亟待解决的问题。有机金属高聚物由于本身既具有有机物良好的加工和成型特性又可以通过转化为无机物，因而成为制备航空航天国防尖端材料的重要的中间体。本项目利用精细冶金的原理从铍冶金原料合成有机铍高聚物，利用材料设计和分子设计的方法确定目标有机铍高聚物的分子结构，从第一性原理Abi出发计算包括Be-O，Si-C-Be，Be-N-Si的原子和电子结构及其运动，预测其新颖的物理功能和应用特性。用有机铍配合物聚合及铍化合物与有机高聚物加成的方法合成有机铍高聚物。研究高聚物的结构和性能及合成机理。开展有机铍高聚物为原料无机化转化制备系列高性能铍陶瓷制品（超细含铍陶瓷粉体、含铍陶瓷纤维、含铍陶瓷涂层、含铍纤维陶瓷复合材料）基础研究。本项目对我国铍冶炼产业提升和铍在航空航天国防核心领域应用具有重要意义。

利用我国丰富的铍资源，开发高附加值铍制品是我国铍冶金亟待解决的问题。有机金属高聚物由于本身既具有有机物良好的加工和成型特性又可以通过转化为无机物，因而成为制备航空航天国防尖端材料的重要的中间体。本项目利用精细冶金的原理从铍冶金原料合成有机铍高聚物，利用材料设计和分子设计的方法确定目标有机铍高聚物的分子结构，从第一性原理Abi 出发计算包括Be-O，Si-CBe， Be-N-Si 的原子和电子结构及其运动，预测其新颖的物理功能和应用特性。主要成果如下：.1、完成了铍原料的选择、聚合单体的设计，完成甲基羧酸铍和乙酰丙酮铍的合成与反应原理研究，得到合成甲基羧酸铍和乙酰丙酮铍单体的优化实验方案，反应条件相对简单易操作，产率在80%以上。.2、完成聚碳硅烷含铍先驱体和环氧树脂含铍先驱体的合成和反应原理研究，通过对聚碳硅烷含铍先驱体和环氧树脂含铍先驱体结构和物理化学性质研究，其中环氧树脂含铍先驱体不适宜纺丝，聚碳硅烷含铍先驱体适宜通过用熔融纺丝法来进行纺丝。.3、对聚碳硅烷含铍先驱体合成热动力学进行了研究，得到优化的合成条件为: Be(acac)2与PCS以12wt%左右的配比，在220～240℃的反应温度下保温反应3～5h。.4、PBeCS中含有0.2～0.3wt%的铍和较高含量8～10wt%的氧，C/Si原子比小于2.。PBeCS是以Si-C键为主链的聚合物，其侧基为CH3和H，并含有部分支链。推测Be在PBeCS中主要以Si-O-Be键形式存在，并形成几种不同的配位体。.5、对不同的有机铍高聚物的热解过程进行研究，环氧树脂含铍先驱体的热稳定性差，不耐高温。当温度达到420℃时，环氧树脂先驱体已经含有大量焦化的碳，不适合用来制备含铍陶瓷；含铍聚碳硅烷先驱体热解过程可分为三个阶段，在800℃基本无机化，在1200℃完全无机化，且陶瓷产率高。.6、利用有机铍高聚物制备了不同的含铍陶瓷制品，通过对不同工艺条件对陶瓷制品性能的影响，建立起合适的制备工艺。已制备出含铍碳化硅陶瓷涂层碳纤维，其涂层较均匀，电阻率增加。掌握了制备不同形状的含铍碳化硅陶瓷的通用制备工艺。