Mikrokomórkowe preceramiczne materiały polisiloksanowe otrzymywane w emulsjach o wysokiej zawartości fazy wewnętrznej (HIPE)

• Autorzy: Mrówka Jan , Partyka Janusz , Hasik Magdalena

Warianty tytułu

EN

Microcellular preceramic polysiloxane materials obtained in emulsions with high internal phase content (HIPE)

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy otrzymano materiały mikrokomórkowe na drodze sieciowania poli(metylowinylosiloksanu) (polimer V3) za pomocą 1,3,5,7-tetrametylocyklotetrasilo-ksanu (D4H) w emulsjach o wysokiej zawartości fazy wewnętrznej (HIPE). Zmieniając stosunek molowy polimeru V3 do D4H w reakcjach uzyskano układy charakteryzujące się różnymi gęstościami usieciowania oraz różnymi zawartościami reaktywnych grup funkcyjnych (Si-H, Si-winyl). Wykazano, że piroliza takich układów przeprowadzona w temperaturze 1000 °C w atmosferze obojętnej (argon) prowadzi do otrzymana kompozytów oksywęglik krzemu - węgiel i przebiega z zachowaniem porowatej mikrostruktury prekursora polimerowego. Ilość wolnego węgla w powstających materiałach ceramicznych związana jest z gęstością usieciowania polimeru V3. Przekształcenie prekursorów w materiały ceramiczne zachodzi z wysoką wydajnością, wynoszącą 74,1% - 79,8%.

EN

In the work, microcellular materials were obtained by cross-linking of poly(methylvinylsiloxane) (V3 polymer) with 1,3,5,7-tetramethylcyclotetrasiloxane (D4H) in emulsions of high internal phase content (HIPE). Systems differing in cross-linking density and reactive group (Si-H, Si-vinyl) contents were prepared by changing V3 polymer: D4H molar ratio in the reactions. It was shown that pyrolysis of such materials conducted at the temperature of 1000 °C in the inert atmosphere (gaseous argon) results in silicon oxycarbide - carbon composites. After pyrolysis, porous microstructure of the precursor is preserved. The amount of free carbon phase in the resulting ceramic material depends on the V3 polymer cross-linking density. Precursors studied in the work give high ceramic yields, ranging from 74.1% to 79.8%.

Słowa kluczowe

PL

polisiloksany; polimery preceramiczne; materiały porowate

EN

polysiloxanes; preceramic polymers; porous materials

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 71, nr 2
• Strony: 170--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mrówka Jan

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Partyka Janusz

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Hasik Magdalena

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Mark, J. E.: Some Interesting Things about Polysiloxanes, Acc. Chem. Res., 37, (2004), 946-953.
• [2] Bernardo, E., Fiocco, L., Parcianello, G., Storti, E., Colombo, P.: Advanced Ceramics from Preceramic Polymers Modified at the Nano-Scale: A Review., Materials, 7, (2015), 1927-1956.
• [3] Nyczyk-Malinowska, A., Wójcik-Bania, M., Gumuła, T., Hasik, M., Cypryk, M., Olejniczak, Z.: New precursors to SiCO ceramics derived from linear poly(vinylsiloxanes) of regular chaincompositions, J. Eur. Ceram. Soc., 34, (2014), 889-902.
• [4] Abe, Y., Kagayama, K., Takamura, N., Gunji, T., Yoshihara, T., Takahashi, N.: Preparation and properties of polysilsesquioxanes. Function and characterization of coating agents and films, J. Non-Cryst. Solids, 261, (2000), 39-51.
• [5] Goerke, O., Feike, E., Heine, T., Trampert, A., Schubert, H.: Ceramic coatings processed by spraying of siloxane precursors, J. Eur. Cer. Soc., 24, 7, (2004), 2141-2147.
• [6] Fortuniak, W., Chojnowski, J., Słomkowski, S., Nyczyk-Malinowska, A., Pośpiech, P., Mizerska, U.: Solid ceramic SiCO microspheres and porous rigid siloxane microspheres from swellable polysiloxane particles, Mater. Chem. Phys., 155, (2015), 83-91.
• [7] Wolff, F., Münstedt, H.: Continuous direct melt foaming of a preceramic polymer using carbon dioxide: extrusion device and first results, J. Mater. Sci., 46, 18, (2011), 6162-6157.
• [8] Ceron-Nicolat, B., Fey, T., Greil, P.: Processing of ceramic foams with hierarchical cell structure, Adv. Eng. Mater., 12, (2010), 884-892.
• [9] Colombo, P., Bernardo, E., Biasetto, L.: Novel microcellular ceramics from a silicone resin, J. Am. Ceram. Soc., 87, (2004), 152-154.
• [10] Biasetto, L., Colombo, P., Innocentini, M. D. M., Mullens, S.: Gas Permeability of Microcellular Ceramic Foams, Ind. Eng. Chem. Res., 46, (2007), 3366-3372.
• [11] Rózga-Wijas, K., Chojnowski J., Zundel, T., Boileau, S.: Controlled synthesis of siloxane copolymers having an organosulfur group by polymerization of cyclotrisiloxanes with mixed units, Macromolecules, 29, (1996), 2711-2720.
• [12] Ionescu, E., Gervais, C., Babonneau, F.: Polymer-to-Ceramic Transformation w Polymer-derived ceramics: From Nanostructure to Applications., red. Colombo, P., Riedel, R. Soraru, G. D., Kleebe, H.-J., DEStech Publications Inc., 2010, 108-126.
• [13] Trimmel, G., Radheka, R., Babonneau, F., Latournerie, J., Dempsey, P., Bahloul-Houlier, D., Parmentier, J., Soraru, G. D.: Solid State NMR and TG/MS Study on the Transformation of Methyl Groups During Pyrolysis of Preceramic Precursors to SiOC Glasses, J. Sol-Gel Sci. Technol., 26, (2003), 279-283.
• [14] Bahloul-Houlier, D., Latournerie, J., Dempse,y P.: Reaction pathways during the thermal conversion of polysiloxane precursors into oxycarbide ceramics, J. Eur. Ceram. Soc., 25, (2005), 979-985.
• [15] Michalczyk, M. J., Farneth, W. E., Vega, A. J.: High temperature stabilization of crosslinked siloxanes glasses, Chem. Mater., 5, (1993), 1687-89.
• [16] Nyczyk, A.: Siloksanowe polimery preceramiczne otrzymywane z wykorzystaniem reakcji hydrosililowania, rozprawa doktorska, Kraków 2012.
• [17] Pantano, C. G., Singh, A. K., Zhang, H.: Silicon Oxycarbide Glasses, J. Sol-Gel Sci. Tech., 14, 1, (1999), 7-25.
• [18] Pimenta, M. A., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M. S., Cancado, L. G., Jorio, A., Saito, R.: Studying disorder in graphite-based systems by Raman spectroscopy, Phys. Chem. Chem. Phys., 9, (2007), 1276-1291.
• [19] Zank, G. A.: Preceramic Polymer - derived Silicon Oxycarbides, Chapter 26 w Silicon-containing polymers, red. Jones, R. G. Ando, W., Chojnowski, J., Kluwer Academic Press, 2000, 697-726.
• [20] Silverstein, M. S.: PolyHIPEs: Recent advances in emulsion-templated porous polymers, Prog. Polym. Sci., 39, 1, (2014), 199-234.