CN109400886A - 一种液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，属于高分子技术领域。发明将超声技术应用于液态聚碳硅烷的化学合成。在超声辐射下，使甲基硅烷衍生物依次发生格氏反应、偶联反应及氢化还原反应，从而快速制备出常温常压下呈液态的聚碳硅烷。该液态聚碳硅烷可直接应用于前驱体浸渍热解法制备碳化硅陶瓷基材料，无需溶剂，不仅避免了溶剂对环境的污染，还提高了浸渍效率、缩短了制备周期。本发明极大缩短了聚碳硅烷的合成时间，操作性强，工序控制简单，易于工业化生产。

Description

一种液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法
技术领域
本发明属于高分子领域，具体涉及一种可陶瓷化的聚合物前驱体的制备方法，及其在SiC陶瓷基复合材料制备中的应用。
技术背景
碳化硅(SiC)陶瓷基复合材料具有耐磨损、耐腐蚀、耐辐射和耐高温等优异性能，在航天、航空、核能等工业领域有着广泛的应用潜力。发展前驱体浸渍热解工艺(PrecurorInfiltration Pyrolysis，PIP)是制备碳化硅陶瓷基复合材料的研究热点。以固态聚碳硅烷(PCS)作为前驱体时，浸渍过程必须在溶剂的配合下进行，存在污染环境、浸渍效率低、制备周期长等问题。以液态聚碳硅烷(LPCS)作为前驱体，则可以克服以上不足。
理想的液态聚碳硅烷前驱体应由Si原子与C原子交替构成聚合物骨架[-Si-C-]n，化学式为[SiH2CH2]n。该结构具有与SiC的化学计量相一致的硅碳比，有利于降低热解产物中Si、C等杂质的含量，从而保证碳化硅(SiC)陶瓷基复合材料的性能；氢原子作为Si原子和C原子上的唯一取代基，不仅为聚碳硅烷的交联提供了活性功能团Si-H，而且使得聚碳硅烷的热解仅需失去氢气，因而具有最高的理论陶瓷化率。
为了合成出具有以上结构特征的液态聚碳硅烷，人们发展了开环聚合(ringopening polymerization)和格氏偶联(Grignard coupling process)两条工艺路线。前者最早由Troy L.Smith以(SiH2CH2)2为原料，在H2PtCl6.6H2O的催化下，开环聚合得到，但产率仅为8～20％。为了提高产率，Hui-Jung Wu and Leonard V.Interrante将原料替换为(SiCl2CH2)2，先开环聚合为[SiCl2CH2]n，然后氢化为poly(silaethy1ene)(PSE)，[SiH2CH2]n。PSE为线性结构，当Mw<80,000AMU时，室温呈液态。PSE经170～250℃交联固化后，在1000℃下热解2h的陶瓷化产率可以超过85％。但开环聚合工艺的原料成本太高，难以规模化应用。为此，Chris K.Whitmarsh and Leonard V.Interrante以廉价易得的ClCH2SiCl3为原料，开发出格氏耦联工艺。该工艺首先引发ClCH2SiCl3与金属Mg的格氏反应，生成(Cl3SiCH2MgCl)中间体，然后以(Cl3SiCH2MgCl)为单体进行支化型逐步聚合反应，得到超支化的[SiCl2CH2]n，经LiAlH4氢化脱氯后得到化学式为[SiH2CH2]n的超支化液态聚碳硅烷(HBPCS)，产率可达65％。通常Mn<1,200AMU的HBPCS在室温下呈液态，可以通过室温紫外辐射、100℃催化脱氢耦合及150～200℃热固三种方式交联固化，1000℃热解后的陶瓷化产率大于70％，在碳化硅(SiC)陶瓷基复合材料中获得广泛应用。(1:1的硅碳比，AB3型单体)
但当前的Grignard偶联工艺也存在以下明显不足：1、反应需要活化引发。卤甲基硅烷衍生物与金属镁的格氏反应需要以碘甲烷(methyl iodide)、单质碘(iodine)和二溴乙烷(BrCH2CH2Br)等作为引发剂，并辅以加热才能引发反应。这种化学活化方式既麻烦又难以控制，在规模化生产中存在安全隐患；2、反应速度慢。Whitmarsh and Interrante最初的合成时间为5天，优化后的合成时间也不小于24h；3、副反应明显。硅卤键很活泼，易于与醚类溶剂分子发生副反应，在聚合物链中引入杂原子，并改变聚合物的硅碳比。4、难以有效控制所制备聚碳硅烷分子量及其分布，使之与预制件的孔分布状况相适应，实现聚碳硅烷在浸渍过程中的均匀分布。
自上世纪八十年代开始，超声辐射便作为一种常规工具应用于聚合物的合成，以加快反应速率，增加反应产率，提高反应选择性和控制聚合物的结构和分子量。超声波在液体介质中的传播，除了能够使液体分子获得很大的加速度外，还能生成空化气泡，引起另一种重要的效应——空化作用。空化气泡在溃陷的瞬间(～ns尺度)，在气泡内形成一个高温(～103K)高压(～107Pa)的“微反应器”，可以生成自由基等高反应活性中间体，促进聚合反应；空化气泡溃陷所导致的液体快速流动、微射流(速度高达100m/s)以及冲击波，不仅能够影响聚合反应的速率和产物的形貌(传质)，还能对气泡附近的聚合物链产生拉伸作用与剪切力，从而控制聚合物的结构和分子量。超声的这些独特作用也被应用于含硅聚合物的合成，并取得了较好的效果。H.K.Kim和K.Matyjaszewski在超声的辅助下，通过Wurtz耦合合成了具有[-Si-Si-]n骨架的聚硅烷，超声使反应温度由100℃降低到室温，分散度低于1.2，1h产率由15％提高到45％。Gareth J.Prece将超声应用于开环聚合制备具有[-Si-O-]n骨架的聚硅氧烷。超声45min，反应已基本完成，而传统方法反应转化率才20％，数均分子量由18000增加到45000，分散度由2.3降低到1.6。但对于具有[-Si-C-]n骨架的聚碳硅烷，迄今为止未见将超声辐射用于辅助其合成的相关报道。
为了改善格氏偶联工艺的不足，促进PIP工艺的发展。本发明将超声辐射方法应用于格氏偶联法合成液态聚碳硅烷的全过程，在超声辅助下卤甲基硅烷衍生物依次进行格氏反应、偶联反应及氢化铝锂的还原反应。本发明操作性强，工序控制简单，能够极大缩短液态聚碳硅烷的合成时间，降低副反应发生的程度，有效控制所制备聚碳硅烷分子量及其分布。该液态聚碳硅烷可直接应用于前驱体浸渍热解法制备碳化硅陶瓷基材料，无需溶剂，不仅避免了溶剂对环境的污染，还提高了浸渍效率、缩短了制备周期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服了现有液态聚碳硅烷制备方法中存在的需要添加引发剂、制备时间长、副反应明显、产物结构控制难等问题，从而提供了一种液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法。
本发明提供了一种液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其包括下述步骤：分别将金属镁和卤甲基硅烷衍生物加入到装有溶剂的超声波密闭反应容器中，组成金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系；在超声辐射下，使金属镁与卤甲基硅烷衍生物发生辐射化学反应得到含聚碳硅烷衍生物的多组分体系；在超声辐射下，使所述含聚碳硅烷衍生物的多组分体系与氢化铝锂发生氢化还原反应得到含聚碳硅烷的多组分体系；经正己烷萃取后减压蒸馏，得到液态聚碳硅烷；
本发明中，所述液态聚碳硅烷是一种在常温下呈液态的高分子聚合物。该聚合物的分子链由硅原子与碳原子交替排列构成，且除硅原子和碳原子外，氢原子是Si原子和C原子上的唯一取代基，化学计量式为[SiH2CH2]n。
本发明中，所述在超声作用下可以与金属镁发生格氏反应的卤甲基硅烷衍生物，可采用本领域中使用的各种化学计量式为SiXyH(3-y)CH(3-y’)X’y’的化合物，式中y和y’的数值可以是1、2或3，X’为Cl、Br、I三种卤族元素中的一种、两种或三种，X为Cl、Br、I、甲氧基、乙氧基、1-丙氧基、2-丙氧基中的一种、两种或三种。
本发明中，所述的卤甲基硅烷衍生物，可以是一种化合物，也可以是几种化合物所组成的多组分系统。
本发明中，所述的金属镁在超声作用下可以与卤甲基硅烷衍生物发生格氏反应，较佳地金属镁为粒度0.1～10毫米的镁屑、粒度10～300目的镁粉、直径小于1毫米镁粒、镁汞齐中的一种或几种。
本发明中，所述镁汞齐中，金属镁的用量优选为0.01～10％；百分比为所述金属镁的质量相对于权利要求5所述镁汞齐总质量的质量百分比。
本发明中，所述镁汞齐中，金属汞的用量优选为90～99.99％；百分比为所述金属汞的质量相对于权利要求5所述的镁汞齐总质量的质量百分比。
本发明中，所述的溶剂能够与卤甲基硅烷衍生物形成均相多组分体系，较佳地溶剂为甲醚、乙醚、甲乙醚、正丙醚、异丙醚、丁醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2,5-二甲基四氢呋喃、六甲磷酰三胺中的一种或几种。
本发明中，所述含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系中，溶剂的用量优选为75～99％；百分比为所述溶剂的质量相对于所述的含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂所组成多组分体系总质量的质量百分比。
本发明中，所述含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系中，金属镁的用量优选为0.1～5％；百分比为所述金属镁的质量相对于所述的含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂所组成的多组分体系总质量的质量百分比。
本发明中，所述含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系，卤甲基硅烷衍生物的用量优选为0.5～15％；百分比为所述卤甲基硅烷衍生物的质量相对于所述的含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂所组成的多组分体系总质量的质量百分比。
本发明中，所述在超声作用下可以与氢化铝锂发生氢化还原反应的聚碳硅烷衍生物，可采用本领域中使用的各种化学计量式为[SiXyH(2-y)CH(2-y’)X’y’]n的化合物，式中y和y’的数值可以是0、1或2，X’为Cl、Br、I三种卤族元素中的一种或两种，X为Cl、Br、I、甲氧基、乙氧基、1-丙氧基、2-丙氧基中的一种或两种，n为大于4的自然数。
本发明中，所述聚碳硅烷衍生物中每个非端基碳原子除了与2个硅原子键合外，还与2个硅原子、氢原子或卤族元素原子中的一种或两种原子相键合，每个非端基硅原子除了与2个碳原子键合外，还与2个碳原子、氢原子、卤族元素原子或烷氧基团氧原子中的一种或两种相键合。
本发明中，所述聚碳硅烷衍生物所含端基为本发明所述卤甲基硅烷衍生物中所含卤甲基基团和硅基基团。
本发明中，所述含聚碳硅烷衍生物的多组分体系中，聚碳硅烷衍生物的含量为0.5～10％；百分比为所述聚碳硅烷衍生物的质量相对于所述含聚碳硅烷衍生物的多组分体系总质量的质量百分比。
本发明中，所述氢化铝锂能够与聚碳硅烷衍生物发生氢化还原反应，将所述聚碳硅烷衍生物分子结构中所含卤族元素或烷氧基团还原为氢原子，较佳地为氢化铝锂粉末、颗粒、片剂或氢化铝锂溶液。
本发明中，所述含聚碳硅烷的多组分体系中，聚碳硅烷的含量为0.2～4％；百分比为所述聚碳硅烷的质量相对于权利要求1所述含聚碳硅烷的的多组分体系总质量的质量百分比。
在本发明一较佳地实施方式中，所述制备方法的具体操作步骤包括：
(1)在超声密闭反应容器处于惰性气体保护和冷凝回流的条件下，将超声密闭反应容器置于超声波清洗器中，或将超声波变幅杆放入超声密闭反应容器中；
(2)在保持惰性气体保护和冷凝回流的条件下，将溶剂、金属镁和卤甲基硅烷衍生物加入超声密闭反应容器中，配制成含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系；并将温度调节到-10～65℃；
(3)在保持恒温、惰性气体保护和冷凝回流的条件下，对含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系使用超声辐射，超声30～240分钟后，得含聚碳硅烷衍生物的多组分体系。
(4)在保持惰性气体保护和冷凝回流的条件下，将含聚碳硅烷衍生物的多组分体系温度调整到-10～30℃，在5～30min内加入氢化铝锂。
(5)在保持惰性气体保护、冷凝回流和搅拌的条件下，将体系温度调整到-10～65℃后，对体系使用超声辐射，连续超声60～240分钟，使聚碳硅烷衍生物被氢化铝锂所还原，得含聚碳硅烷的多组分体系。
(6)在保持惰性气体保护、冷凝回流和搅拌的条件下，将含聚碳硅烷的多组分体系温度调整到室温以下，向体系滴加少量3～5mol/L盐酸溶液。
(7)在搅拌条件下，将含聚碳硅烷的多组分体系缓慢倒入3～5mol/L盐酸与正己烷的混合冷冻液中，并在冰水浴条件下搅拌10～240min，静置5～30min后分液，保留上层有机相，并用少量正己烷萃取下层水相，合并有机相后，并用3～5mol/L盐酸和0.5～1.5mol/L盐酸分别洗涤有机相各两次。
(8)用无水硫酸钠干燥有机相2～4h。
(9)干燥后的有机相经过滤、减压蒸馏后，得到液态聚碳硅烷。
步骤(1)中，惰性保护气体通常为氮气或氩气，经冷凝回流、洗涤后排出；冷凝回流采用本领域常规的方法进行，如球形冷凝管、蛇形冷凝管等；冷凝温度可以使用低温恒温槽进行调节，具体温度要根据所用溶剂的种类和反应温度灵活确定；冷凝介质为水或乙醇，较佳地为室温水，以减小能耗和环境污染；依据所用超声密闭反应容器的体积灵活选择合适超声波清洗器或超声波变幅杆。
步骤(2)中，为降低副反应的程度和减小格氏反应的速度，宜先将金属镁和溶剂加入超声密闭反应容器，并调节体系到合适的温度，再加入卤甲基硅烷衍生物，所加卤甲基硅烷衍生物的浓度和加入速度要根据卤甲基硅烷衍生物和溶剂的种类、体系的温度灵活确定，较佳地为室温，以减小能耗。体系温度的调节可采用本领域常规的方法实现，如采用恒温槽、冰水浴、油浴等来实现。
步骤(3)中，所述超声辐射、超声辐射的频率以及功率皆同前述。
步骤(4)中，所加入氢化铝锂既可以以固体粉末、颗粒的形式，分批加入含聚碳硅烷衍生物的多组分体系中，也可以分散在溶剂中，连续滴加进含聚碳硅烷衍生物的多组分体系中。体系温度的调节可采用本领域常规的方法实现，如采用恒温槽、冰水浴、油浴等来实现。
步骤(5)中，所述超声辐射、超声辐射的频率以及功率皆同前述。体系温度的调节可采用本领域常规的方法实现，如采用恒温槽、冰水浴、油浴等来实现。
步骤(6)中，调节体系温度到室温以下，并向体系滴加稀盐酸溶液，是为了消耗掉体系中所含多余量的氢化铝锂，增加操作的安全性；加入稀盐酸溶液的量，依据剩余氢化铝锂的量而变化，直至无剧烈产气反应发生为止；稀盐酸溶液的滴加速度依据反应的剧烈程度和超声密闭反应器的容积大小和气体洗涤排出速度而变化。体系温度的调节可采用本领域常规的方法实现，如采用恒温槽、冰水浴、油浴等来实现。
步骤(7)中，采用本领域常规的双液相萃取技术；所加盐酸溶液的浓度可在保证溶液中镁离子、铝离子、锂离子不发生水解反应形成相应氢氧化物的前提下进行变化，较适宜地为3～5mol/L；所加盐酸溶液和正己烷的体积可在保证体系形成互不相容的两个液相的前提下，根据可操作性、经济性、环保性进行变化。
步骤(8)中，有机相的干燥可采用本领域常规方法进行，所用干燥剂、所需干燥时间和温度可在保证有机相完全脱水的条件下进行变化，本发明优选在室温、摇床振荡条件下用无水硫酸钠干燥10～240分钟。
步骤(9)中，过滤和减压蒸馏可采用本领域常规方法进行，所需时间、温度、真空度可在保证液态聚碳硅烷中不含固相、正己烷、四氢呋喃组分条件下进行变化，本发明优选在55～65℃条件下减压蒸馏10～120分钟。
本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实施例。
本发明的原料与试剂皆市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明的制备方法在超声辐射过程中，不涉及苛刻的化学反应条件，因此对于实验操作而言，不涉及反应设备或装置防护问题。
本发明液态聚碳硅烷的制备过程及反应体系的配制过程也是相当简便，所用试剂均为廉价易得的试剂，对于降低生产成本非常有利，有望实现技术的产业化转化。
本发明将超声辐射应用于液态聚碳硅烷的制备，无需引发剂，有利于环保。
本发明将超声辐射应用于液态聚碳硅烷的制备，可大幅度缩短反应时间。
本发明可以通过控制超声辐射的条件来控制液态聚碳硅烷制备过程中副反应进行的程度，从而保证热解产物SiC的纯度。
本发明所制备的液态聚碳硅烷的组成和结构可以通过控制超声辐射的条件来控制，比现有办法更为简单、有效。
附图说明
图1为实施例1液态聚碳硅烷的红外图谱
图2为实施例1液态聚碳硅烷的核磁氢谱图
图3为实施例1液态聚碳硅烷的核磁硅谱图
图4为实施例1液态聚碳硅烷的核磁碳谱图
图5为实施例1液态聚碳硅烷的热重图谱
图6为实施例9与对比例1的XRD对比图
具体实施方式
下面所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
将超声变幅杆放入500ml超声密闭反应器中，在氮气保护、10℃恒温水浴和10℃冷凝回流的条件下，依次加入11.2g镁粉、450ml四氢呋喃(THF)，启动超声仪，在超声频率为20KHz、超声功率为250瓦/平方厘米条件下，连续滴入45ml氯甲基三氯硅烷，8～12min滴完，连续超声2h后停止。在保持氮气保护、10℃恒温水浴、10℃冷凝回流和磁力搅拌的条件下，向超声密闭反应器中连续滴加54g含16％氢化铝锂(LiAlH4)的四氢呋喃溶液，10～15min滴完，升温至55℃，启动超声仪，在超声频率为20KHz、超声功率为500瓦/平方厘米条件下，并连续超声2h后停止。调节温度至10℃以下，并缓慢倒入磁力搅拌下盛有300ml 4mol/L的冰盐酸与100ml冷冻正己烷混合液的烧杯中，搅拌60min后分液，保留上层有机相，并用20ml正己烷萃取下层水相。合并有机相后，用80ml 4mol/L盐酸和80ml 1mol/L盐酸分别洗涤有机相各两次，再用无水硫酸钠干燥有机相3h，干燥后的有机相经45微米滤膜过滤后，62℃旋蒸20min，得到具有很好流动性的的淡黄色液体。
液态聚碳硅烷的红外图谱如图1所示，液态聚碳硅烷的核磁氢谱图如图2所示，液态聚碳硅烷的核磁硅谱图如图3所示，液态聚碳硅烷的核磁碳谱图如图4所示，液态聚碳硅烷的热重图谱如图5所示。
实施例2
与实施例1工艺相同，不同之处在于将超声功率都改变为50瓦/平方厘米。
实施例3
与实施例1工艺相同，不同之处在于将超声功率都改变为2000瓦/平方厘米。
实施例4
与实施例1工艺相同，不同之处在于将超声密闭反应容器置于超声波清洗器中。
实施例5
与实施例1工艺相同，不同之处在于将氯甲基三氯硅烷改为氯甲基三甲氧基硅烷。
实施例6
与实施例1工艺相同，不同之处在于将氯甲基三氯硅烷改为二氯甲基三氯硅烷。
实施例7
与实施例1工艺相同，不同之处在于将四氢呋喃改为乙醚。
实施例8
与实施例1工艺相同，不同之处在于将镁粉改为镁屑。
实施例9
将液态聚碳硅烷置于刚玉坩埚中，在氩气保护下，在高温管式炉中煅烧至900℃，由附图5和附图6可以看出：液态聚碳硅烷热解为SiC，陶瓷化率可达81.8％。
对比例1
与实施例9工艺相同，不同之处在于煅烧最高温度分别为1100℃、1300℃和1500℃。
由附图6可以看出，随着最高热解温度的升高，非晶SiC的特征峰逐渐减小，而β-SiC的特征峰逐渐增强。
实施例10
将市售100纳米SiC粉末与10％的液态聚碳硅烷相混合，在模具中压制成型后，置于刚玉坩埚中，氩气保护下，在高温管式炉中煅烧至900℃，得到SiC复合陶瓷。
实施例11
将1厘米长市售纳米SiC纤维在液态聚碳硅烷中浸渍10分钟后，置于刚玉坩埚中，氩气保护下，在高温管式炉中煅烧至900℃，得到SiC纳米纤维增强复合陶瓷。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明的涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其包括如下步骤：分别将金属镁和卤甲基硅烷衍生物加入到装有溶剂的超声波密闭反应容器中，组成金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系；在超声辐射下，使金属镁与卤甲基硅烷衍生物发生辐射化学反应得到含聚碳硅烷衍生物的多组分体系；在超声辐射下，使所述聚碳硅烷衍生物多组分体系与氢化铝锂发生氢化还原反应得到含聚碳硅烷的多组分体系；经正己烷萃取后减压蒸馏，得到液态聚碳硅烷；所述超声波的频率为20KHz～50KHz；所述超声波的功率为0.1瓦/平方厘米～2000瓦/平方厘米；
所述液态聚碳硅烷的聚合物分子链是由硅原子与碳原子交替排列而成，且除硅原子和碳原子外，氢原子是Si原子和C原子上的唯一取代基，化学计量式为[SiH2CH2]n；甲基硅烷中碳氢键上的氢分别被1～3个卤族元素所取代，同时硅氢键上的氢分别被1～3个卤族元素或烷氧基团所取代，化学计量式为SiXyH(3-y)CH(3-y’)X’y’，式中y和y’的数值可以是1、2或3，X’为Cl、Br、I三种卤族元素中的一种、两种或三种，X为Cl、Br、I、甲氧基、乙氧基、1-丙氧基、2-丙氧基中的一种、两种或三种。
2.根据权利要求1所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法方法，其特征在于，所述金属镁为粒度0.1～10毫米的镁屑或粒度10～300目的镁粉或直径小于1毫米镁粒或镁汞齐中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其特征在于，所述的溶剂能够与卤甲基硅烷衍生物形成均相多组分体系，所述的溶剂可以是甲醚、乙醚、甲乙醚、正丙醚、异丙醚、丁醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、2,5-二甲基四氢呋喃、六甲磷酰三胺中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其特征在于，含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系中溶剂的用量为75～99％；百分比为所述溶剂的质量相对于所述的含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系总质量的质量百分比。
5.根据权利要求4所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其特征在于，所述含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系中金属镁的用量为0.1～5％；百分比为所述金属镁的质量相对于权利要求1所述的含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系总质量的质量百分比。
6.根据权利要求5所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其特征在于，所述含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系中所述的卤甲基硅烷衍生物的用量为0.5～15％；百分比为所述卤甲基硅烷衍生物的质量相对于所述的含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系总质量的质量百分比。
7.根据权利要求6所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其特征在于，聚合物分子链是由硅原子与碳原子交替排列而成，化学计量式为[SiXyH(2-y)CH(2-y’)X’y’]n，式中y和y’的数值可以是0、1或2，X’为Cl、Br、I三种卤族元素中的一种或两种，X为Cl、Br、I、甲氧基、乙氧基、1-丙氧基、2-丙氧基中的一种或两种，n为大于4的自然数；
聚合物中每个非端基碳原子除了与2个硅原子键合外，还与2个硅原子、氢原子或卤族元素原子中的一种或两种原子相键合，每个非端基硅原子除了与2个碳原子键合外，还与2个碳原子、氢原子、卤族元素原子或烷氧基团氧原子中的一种或两种相键合；
聚合物所含端基为所述卤甲基硅烷衍生物中所含卤甲基基团和硅基基团。
8.根据权利要求7所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其特征在于，所述含聚碳硅烷衍生物的多组分体系中聚碳硅烷衍生物的含量为0.5～10％；百分比为所述聚碳硅烷衍生物的质量相对于所述含聚碳硅烷衍生物的多组分体系总质量的质量百分比；所述含聚碳硅烷的多组分体系中聚碳硅烷的含量为0.2～4％；百分比为所述聚碳硅烷的质量相对于所述含聚碳硅烷的多组分体系总质量的质量百分比。
9.根据权利要求8所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其特征在于，所述氢化铝锂能够将所述聚碳硅烷衍生物分子结构中所含卤族元素或烷氧基团还原为氢原子，所述氢化铝锂可以是氢化铝锂粉末、氢化铝锂颗粒、氢化铝锂片剂或氢化铝锂溶液。
10.根据权利要求9所述的液态聚碳硅烷的超声辐射制备方法，其特征在于，得到所述含聚碳硅烷衍生物的多组分体系的具体操作步骤为：
(1)在超声密闭反应容器处于惰性气体保护和冷凝回流的条件下，将超声密闭反应容器置于超声波清洗器中，或将超声波变幅杆放入超声密闭反应容器中；
(2)在保持惰性气体保护和冷凝回流的条件下，将所述溶剂、金属镁和卤甲基硅烷衍生物加入超声密闭反应容器中，分别按照权利要求4～6所述用量配制成如权利要求1所述含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系；并将温度调节到-10～65℃；
(3)在保持恒温、惰性气体保护和冷凝回流的条件下，对所述含金属镁、卤甲基硅烷衍生物和溶剂的多组分体系使用超声辐射，在如权利要求1所述超声功率和超声频率下，超声30～240分钟，得如权利要求1所述含聚碳硅烷衍生物的多组分体系；
(4)在保持惰性气体保护和冷凝回流的条件下，将步骤(3)获得的含聚碳硅烷衍生物的多组分体系的温度调整到到-10～30℃，在5～30min内加入所述氢化铝锂；
(5)在保持惰性气体保护和冷凝回流和搅拌的条件下，将步骤(4)中的含聚碳硅烷衍生物的多组分体系的温度调整到-10～65℃，在如权利要求1所述超声功率和超声频率下，连续超声60～240分钟后，使聚碳硅烷衍生物被氢化铝锂所还原，得如权利要求1所述含聚碳硅烷的多组分体系；
(6)在保持惰性气体保护、冷凝回流和搅拌的条件下，将步骤(5)获得的所述的含聚碳硅烷的多组分体系的温度调整到室温以下，并滴加少量3～5mol/L盐酸溶液；
(7)在搅拌条件下，将步骤(6)的含聚碳硅烷的多组分体系缓慢倒入3～5mol/L盐酸与正己烷的混合冷冻液中，并在冰水浴条件下搅拌10～240min，静置5～30min后分液，保留上层有机相，并用少量正己烷萃取下层水相，合并有机相后，并用3～5mol/L盐酸和0.5～1.5mol/L盐酸分别洗涤有机相各两次。
(8)用无水硫酸钠干燥有机相2～4h。
(9)干燥后的有机相经过滤、减压蒸馏后，得到所述液态聚碳硅烷。
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