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有机聚硼硅氮烷IOTA-9120,作为一种可陶瓷化的前驱体聚合物,近年来在高端材料领域展现出广阔的应用潜力。其独特的分子结构——主要由重复的Si-N单元和Si-N-B单元组成,使其兼具热固性树脂的可加工性和高温陶瓷的优异性能,成为多个高新技术领域的关键材料之一。
IOTA-9120在常温下为浅黄色液体,具有较低的粘度(约10000-20000 cp),便于加工和复合操作。该聚合物提供了灵活的固化路径,既可在120–180℃的空气或惰性气氛中热固化,也可通过添加铂催化剂在80–100℃下通过硅氢加成反应实现快速固化,耗时通常仅为2至5小时。这一特性使其适用于多种成型工艺,如浸渍、涂覆或模压,并可匹配不同生产效率需求。
固化后的IOTA-9120表现出优异的热稳定性,在高温裂解过程中逐步转化为SiBCN陶瓷。其陶瓷产率在800℃时超过50%,显示出良好的材料利用效率。值得一提的是,裂解产物的组成可通过气氛和填料灵活调控:如在氮气或氩气中主要生成SiC和Si₃N₄,在氨气中则以Si₃N₄为主,而在空气中则形成SiBOCN陶瓷。这种可调性为不同应用场景提供了定制化陶瓷材料的可能。
IOTA-9120的多功能特性使其在多个重要领域具有广泛应用:
陶瓷基复合材料(CMCs):以其作为基体前驱体,可制备出耐高温、抗氧化和抗蠕变的复合材料,适用于航空航天发动机热端部件;
高性能涂层:因其对金属、陶瓷和石墨等基材具有良好的粘接性,可用于制备高温防护涂层和防腐涂层,显著提升基底材料的使用寿命;
预制件浸渍与复杂形状成型:低粘度特性使其能够充分浸渍纤维预制体,并通过裂解获得致密陶瓷构件,特别适用于复杂结构件的近净成形;
热固性树脂及有机-无机杂化材料:在交联后作为结构胶黏剂或封装材料使用,兼具高分子材料的易加工性和陶瓷材料的高性能。
尽管IOTA-9120具有诸多优点,但其对水、醇类溶剂以及酸碱环境较为敏感,容易发生水解或醇解反应。因此,在存储和使用过程中需严格隔绝湿气,建议在干燥、通风良好的环境中操作,并配备个人防护装备。未固化产品应远离火源和潮湿空气。开封后须密封并存放在低温干燥处,以延长其适用期。
有机聚硼硅氮烷IOTA-9120凭借其优异的可加工性、高陶瓷产率以及灵活的性能可设计性,已经成为新一代结构-功能一体化陶瓷材料的重要前驱体。随着相关工艺技术的不断成熟,它有望在高端制造、新能源和国防科技等领域发挥更为关键的作用。