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硼吖嗪(BZ)是苯的等电子体,只含有硼、氮、氢三种元素,是制备氮化硼陶瓷的理想先驱体。本文从BZ出发,以制备可熔融纺丝的氮化硼先驱体为目标开展探索研究。论文首先对聚硼吖嗪(PBZ)的合成及其成丝性能进行了研究,并对所得原纤维的无机化进行了探索。针对PBZ容易交联难以熔融纺丝的不足,分别采用六甲基二硅氮烷(HMDS)和二乙胺(DEA)/HMDS对BZ进行改性,以减少BZ的活性基团,增加分子链的线形度,得到了可以熔融纺丝的先驱体。采用多种分析手段对所得先驱体进行了分析表征,并探索了陶瓷纤维制备工艺。采用HMDS对BZ进行了改性,得到了可以熔融纺丝的聚硼硅氮烷先驱体PBSZ。优化的合成工艺是:将BZ在70℃预聚合24h,然后在体系中加入HMDS(BZ与HMDS摩尔比为1:1),在130℃的氮气气氛中反应15h,即可得PBSZ先驱体。采用IR、NMR、GPC及元素分析等分析表征方法对PBSZ及其合成过程的中间产物进行了表征,探讨了PBSZ的分子结构。结果表明,PBSZ的重均分子量约为589,软化点为39℃,组成为(B3N3H4)N1.5(SiMe3)2Hx,硼氮环之间通过B-N键或B-N-B桥连接构成了先驱体的主链,硼氮环中硼原子的侧基为-N(SiMe3)2或-NHSiMe3。此外,NMR分析结果表明,PBSZ中还包括少量由硼氮环开环形成的-BH2-NH2-结构。陶瓷化研究结果表明,PBSZ先驱体在氮气和氨气中1200℃裂解后,陶瓷产率分别为42.5wt%和44.4wt%,裂解产物均为无定型态,其中硅含量低于7wt%,碳含量低于0.7wt%。当裂解温度为1600℃时,可得到h-BN晶体产物。为改善PBSZ先驱体的分子量,论文采用DEA/HMDS对BZ进行了改性研究。合成工艺是:将BZ、DEA、HMDS以摩尔比1:1:1混合,在130℃的氮气气氛中反应10h,即可得DEA-PBSZ先驱体。采用IR、NMR、GPC及元素分析等分析表征方法对DEA-PBSZ及其合成过程的中间产物进行了表征,探讨了DEA-PBSZ的分子结构。结果表明,DEA-PBSZ先驱体的重均分子量为1172,软化点为42℃,组成为(B3N3H3)N0.74(NEt2)0.42(SiMe3)1.66Hx,在结构上与PBSZ的主要区别是硼氮环上的侧基还含有-N(CH2CH3)2基团。陶瓷化研究结果表明,DEA-PBSZ先驱体在氮气和氨气中1200℃裂解后,陶瓷产率分别为49.1wt%和52.1wt%。合成的DEA-PBSZ先驱体具有较好的纺丝性能,在纺丝温度为100℃,压力为0.5MPa,牵伸速率为30m/min的条件下,得到了DEA-PBSZ原纤维。该纤维经热交联和氮气下1000℃高温烧成,最终制备出了黑色的BN陶瓷纤维,直径约为35μm。