近年来，为了减少温室气体排放，业界对功能材料的绿色制造工艺的需求越来越大，陶瓷制造业也不例外。2022年11月1日，东北大学宣布，该校工程研究生院的一个研究小组利用无金属催化剂在室温下成功合成了陶瓷前驱体高分子。

查阅资料得知，有机前驱体制备陶瓷材料是近些年来发展起来的制备陶瓷材料的新方法，与传统制备陶瓷材料相比，具有可在分子尺度上设计，近净尺寸成型，裂解温度低，高温性能好等不可比拟的优点，为制备陶瓷材料的前沿研究，尤其适合制备复杂形状零部件。

有机前驱体合成陶瓷材料的一般过程

而环状硅氧烷是具有硅氧烷键的环状有机化合物的总称，由硅和氧的Si-O-Si键组成，具有物理化学结构丰富，价廉易得，对空气和水都不敏感，性价比高等突出的优势，非常适用于开发有机-无机混合材料，利用硅作为反应点可以引入各种有机功能团。

但是利用硅和氧合成硅氧烷基聚合物会涉及到贵金属催化剂的使用，这在反应温度、着色和因催化剂金属残留而产生的降解方面带来了问题。 另一方面，就算使用无金属路易斯酸（硼催化剂）进行合成，其副反应的凝胶化也是一个问题。

最终成果

为了解决上述问题，东北大学研究小组通过优化反应条件，包括单体比例、单体浓度和无金属反应时间，同时使用硼催化，成功地在室温下合成了高分子的环状硅氧烷前体（见本文开头的图片）。 这些分子在聚合主链中不含碳氢化合物间隔物，这使得后处理和取代物的引入成为可能。

由于TMCS单体浓度降低到0.4M以下，反应时间缩短到2小时，因此可防止前体高分子的支链结构中形成凝胶。前驱体聚合物含有硅倍半氧烷/硅氧烷成分以提高热稳定性，并含有可以引入取代物的活性Si-H基团。

另外在本研究中，利用前体聚合物的热固性反应，还生产了一种集透光性、疏水性和630℃以上的热稳定性于一体的独立薄膜。该薄膜的介电性能可以通过改变共聚物成分和交联方法来调整。

热固化反应机理

此次开发的混合材料具有不含金属、可在低温下发生反应和可重塑功能的优点，因此有望应用于电子元件封装剂、粘合剂和耐热涂层。

粉体圈Coco编译

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