低电阻率SiC纤维先驱体聚碳硅烷的制备与表征

由聚二甲基硅烷（PDMS）与3％－7％（质量分数）聚氯乙烯（PVC）共热解反应生成的聚碳硅烷（PC—P），是制备力学性能优良的低电阻率SiC纤维的先驱体。研究了PC-P先驱体的合成条件，利用GPC、IR、XPS、元素分析等手段对PC—P的组成与结构进行了分析。结果表明，PC—P先驱体的最佳合成条件为450℃保温6h-8h，熔点为180℃—230℃，数均分子量为1350-1800，分子量分散系数为2.0左右；PC—P含有Si、C、H、O元素，其C含量高于由PDMS制备的先驱体PCS，而Si含量低于PCS；结构与PCS相似，但Si-H键含量低于PCS中Si-H键含量。     

钛粉在裂解聚碳硅烷制备陶瓷材料中的应用

以聚碳硅烷为先驱体，Ti粉为活性填料，研究了Ti粉对聚碳硅烷裂解反应及先驱体转化法制备的块体复相陶瓷的性能的影响，并表征了其晶相组成，结果表明，Ti粉可促进PCS的裂解反 ，增加先驱体的陶瓷产率，能降低先驱体在裂解过程中的线性收缩率和气孔率，提高陶瓷材料性能。     

耐腐蚀性过滤器用多孔陶瓷材料的制备(Ⅰ)多孔先驱体的合成及其陶瓷化

对泡沫状多孔聚碳硅烷(PCS)的合成反应条件进行了较为详细的研究,通过控制化学反应的温度、压力和反应时间制备出了熔点高达380℃、相对分子质量Mn>3 000、陶瓷产率达79%(质量分数),密度<0.6 g/cm3的多孔聚合物。对不同反应条件下所制得的多孔PCS的性能进行了表征,并利用IR、TG等手段对泡沫状多孔PCS的热解机理进行了初步探讨。     

耐腐蚀性过滤器用多孔陶瓷材料的制备（I）多孔先驱体的合成及其陶瓷化

对泡沫状多孔聚碳硅烷（PCS）的合成反应条件进行了较为详细的研究，通过控制化学反应的温度、压力和反应时间制备出了熔点高达380℃、相对分子质量Mn〉3000、陶瓷产率达79％（质量分数），密度〈0．6g／cm^3的多孔聚合物。对不同反应条件下所制得的多孔PCS的性能进行了表征，并利用IR、TG等手段对泡沫状多孔PCS的热解机理进行了初步探讨。     

聚钛碳硅烷及含钛碳化硅纤维的制备

本文用小分子硅烷与四丁氧基钛及聚硼硅氧烷共热解制得了聚钛碳硅烷,并由此制得了含钛碳化硅纤维。对聚钛碳硅烷的合成、结构及性能作了较详细的研究。     

聚碳硅烷PC-P不熔化纤维的热解过程

聚碳硅烷PC—P是制备力学性能优异的低电阻率碳化硅纤维的先驱体。利用IR、TG、凝胶含量分析等手段研究了聚碳硅烷PC—P不熔化纤维的热解过程。研究表明，聚碳硅烷PC—P不熔化纤维高温热解过程与PCS不熔化纤维类似，但在300℃左右存在明显的自交联现象，使PC—P不熔化纤维的凝胶含量迅速增加，这是PC—P纤维在不熔化程度较低情况下能够通过高温烧成的原因。     

用甲基氯硅烷混合单体合成聚碳硅烷

本文对用未经分馏的甲基氯硅烷混合单体作原料合成聚碳硅烷进行了研究。由混合单体合成聚硅烷时可得到一种可溶于二甲苯的聚硅烷。该可溶性聚硅烷经高温裂解或高温蒸馏后均可制得聚碳硅烷。本文还研究了可溶性聚硅烷及聚碳硅烷的结构和性能以及它们作为碳化硅陶瓷先躯体的应用。     

结构吸波材料SiC—C纤维的研究

本文用聚碳硅烷(PCS)与煤沥青(P)共混,制得PCS-P共混物,经纺丝、氧化、高温烧成,制得了SiC-C纤维,其电阻率随碳含量的增加而减小,强度和模量随碳含量的增高而降低,用该纤维与环氧树脂复合制得的层合板材,具有良好的吸收电磁波性能。     

聚碳硅烷在新材料研制中的应用

聚碳硅烷是以硅碳键为主链的有机硅聚合物。它在非氧化性的气氛中经高温处理可转变成碳化硅,是制备连续碳化硅纤维及其他碳化硅材料的先驱体。本文对聚碳硅烷的合成方法,结构性能及其应用作了评述。     

有序多孔磁性碳化硅陶瓷的制备

采用聚二甲基硅烷(PDMS)和二茂铁合成了聚铁碳硅烷(PFCS).以有序氧化硅凝胶小球为模板、PFCS作先驱体,经过先驱体的渗入、不熔化、陶瓷转化和除去模板,制得氮气吸附法(BET)比表面积为703.46 m2/g的有序多孔含铁碳化硅SiC(Fe) 性陶瓷.     

二乙烯基苯/聚碳硅烷的配比与交联研究

以二乙烯基苯(DVB)为交联剂，通过改变其与先驱体聚碳硅烷(PCS)的配比，研究了PCS体系的交联性质。结果表明：DVB在该体系中具有交联剂和溶剂双重作用，降低DVB的配比，可以提高陶瓷产率，DVB的配比以0．4为宜；为减少体系中的DVB，添加了PCS的良性溶剂四氢呋喃，使陶瓷产率达到了76％。结构研究还发现，该体系交联反应主要以DVB自交联形式进行，DVB与PCS之间的硅氢化反应不明显。     

不同分子量聚碳硅烷的性能及对Ｃ/ Ｃ－ＳｉＣ 复合材料增密的影响

以四种分子量级别聚碳硅烷(PCS)为浸渍剂,采用CVD和浸渍-裂解工艺制备了C/C-Si C复合材料,分析了四种分子量级别PCS的分子量、软化点,分子结构和热失重性能,采用压汞法测试试件的孔隙分布特性。分析表明,PCS的软化点和800℃转化率都随着分子量的提高而提高;四种分子量级别的PCS热分解过程基本相同,分子的支化程度差异不大。数均分子量为1 178、1 333的PCS的整体致密化效率要高于数均分子量为1 550的PCS,经过7个周期致密后,分子量为1 178的PCS所致密试样的累积孔隙容积最高,分子量为1 550的PCS所致密的试样最低。前5个浸渍裂解致密周期采用分子量为1 550的PCS,以后周期采用分子量为1 178或1 333的PCS,可以达到较高的致密效率。     

碳化硅纤维的制造

本文介绍了用聚碳硅烷与几种高聚物的共混物经高温处理制备碳化硅纤维的研究。发现聚碳硅烷与合适的高聚物如端羟基聚丁二烯(HTPB)共混后,可以提高聚碳硅烷的强度、可纺性以及所得碳化硅纤维的强度,也可以改变碳化硅纤维的表面性能,文中对产生这些现象的原因进行了分析。共混是对聚碳硅烷和碳化硅纤维进行改性的有效方法。     

聚二甲基硅烷高压合成聚碳硅烷的组成、结构及性能表征

以聚二甲基硅烷(PDMS)为原料，在高压釜内反应制备了聚碳硅烷(PCS)先驱体，并以软化点、元素分析、IR、GPC、NMR、TG-DTG-DTA、XRD等方法对其组成、结构及性能进行了表征，推测了PCS的大致结构模型。研究表明：PCS数均分子量约1590，实验式为SiC1．87H7．13O0．03，PCS分子包含Si-CH3、Si-CH2-Si、Si-H组成的SiC4、SiC3H等结构单元，由NMR知其C-H／Si-H值为8．84，SiC3H／SiC4为0．51。热分析表明，在N2气氛中1200℃裂解后，陶瓷收率为78．9％。XRD分析表明，在N2中1250℃裂解后转化为β-SiC，晶粒尺寸约3．75nm。     

C形、中空截面碳化硅纤维的成形工艺研究

以聚碳硅烷(PCS)为原料，经C形喷丝板熔融纺丝制备C形、中空截面PCS原丝后，再经不熔化和高温烧成后得到C形、中空截面SiC纤维。文中讨论了纺丝温度、N2压力和收丝速度对两种PCS纤维当量直径和异形度的影响，以及不熔化和烧成工艺对SiC纤维截面形状的影响。结果表明，纺丝温度对C形、中空PCS纤维当量直径和异形度影响较大；合适的纺丝工艺和不熔化及烧成条件下可以得到高异形度低当量直径的C形、中空截面SiC纤维。     

用IR—NMR表征聚碳硅烷的结构和支化程度

本文通过红外光谱、核磁共振和化学分析,表征出SiC纤维的先驱体——聚碳硅烷分子的结构基团及其含量,从而计算出聚碳硅烷分子的支化程度。     

聚碳硅烷裂解中的氧影响分析

以不同纯度的氮气为保护性气氛，采用差热法和红外光谱法研究微量氧对聚碳硅烷裂解的影响，并讨论了在有微量氧的气氛下，不同裂解条件对陶瓷产率的影响。结果表明，氧可以与聚碳硅烷起氧化反应，形成含氧基团，使裂解产物增重。合理地控制气氛流量、升温速率、试样量等裂解工艺条件，可有效地抑制氧对聚碳硅烷裂解的影响。当升温速率为30℃／min、氮气流量为80mL／min时，气氛中微量氧的氧化程度降至最低，试样的陶瓷产率接近于实际值。     

聚碳硅烷的结构鉴定

采用化学分析、红外光谱、核磁共振谱、气相色谱等四种方法对碳化硅纤维的先驱体聚碳硅烷进行了分析表征。分析结果表明,聚碳硅烷并非是线形结构。由于在聚硅烷高温裂解重排制得聚碳硅烷的反应过程中,发生一系列的分子间反应,导致支化和部分交联结构的产生。作者提出以聚碳硅烷分子中碳原子的平均反应度来作为分子支化程度的表征。分子中叔碳原子的含量愈多,则支化程度愈高,最终甚至会生成不溶不熔的交联状态。     

低电阻率Si—C—O纤维制备

采用将聚二甲基硅烷与聚氯乙烯共裂解合成制备了Si－C－O纤维先驱体聚合物，并对其进行了表征。表明反应体系中聚氯乙烯含量较高时，生成的先驱体聚合物既有聚碳硅烷的结构特征，又具有－CH＝CH－共轭结构特征的－（SiCH3H-CH2)n（CH＝CH）m－共聚物。先驱体聚合物经熔融纺丝及NO2不熔化处理，高温烧成制得低电阻率Si－C－O（电阻率小于10^0Ω.cm），而通过聚碳硅烷制得的SiC纤维电阻率为10^6Ω.cm。结果表明能够从聚二甲基硅烷与聚氯乙烯共裂解出发制备低电阻率Si－C－O纤维。     

聚碳硅烷纤维不熔化处理的研究(Ⅰ)反应过程的增重及其动力学计算

利用TG－DTA和动力学计算方法对聚碳硅烷纤维在空气中的反应过程进行了研究,探讨了不熔化工艺条件对纤维增重及其不熔化程度的影响。结果表明,PCS纤维的氧化反应不是简单的一级反应,随着升温速率的加快,反应急剧放热,并引起进一步的化学反应,导致反应机理发生改变。升高温度或延长时间均有利于纤维的不熔化。