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。     

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。     

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。     

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。     

富碳的含钛碳化硅纤维先驱体的合成

以聚硅烷（PS）、聚氯乙烯（PVC）和钛酸四丁酯[Ti(OBu)4]合成含碳量不同的聚钛碳硅烷（PIC）先驱体，运用IR、GPS、VPO、TG等分析手段系统地研究了富碳PTC先驱体的合成及其组成结构，讨论了加入PCV含量不同对PTC合成及其结构、性能的影响。经熔融纺丝、不熔化处理、高温烧成制备出具有较好工艺性能和电阻率为10^0Ω.cm－10^3Ω.cm的富碳含钛碳化硅纤维（Si－Ti－C－O纤维）。     

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。     

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。     

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。     

用聚碳硅烷与聚丙烯共混纤维烧成碳化硅纤维

本文对由聚碳硅烷和聚丙烯共混纤维作先躯体制备碳化硅纤维进作了研究。在高温烧成时,共混纤维中的聚丙烯大量挥发,给所得碳化硅纤维的结构和性能造成较大影响,影响的大小取决于共混纤维中聚丙烯的含量和结构。共混纤维的强度明显高于未共混的,可见用适当的物质共混可能是制备连续碳化硅纤维的途径之一。     

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。     

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.     

异型(三叶形)截面碳化硅纤维的异形度控制

以聚碳硅烷（ＰＣＳ）为原料,采用熔融纺丝制备三叶形ＰＣＳ纤维后,经不熔化和烧成制得异形度为０．６５～０．８５的三叶形碳化硅纤维。研究了纺丝温度、压力、收丝速度等对纤维异形度的影响,并对预氧化和烧成工艺进行了研究,研究表明,氏的纺丝温度、适当主的纺丝压力和较低的转率有效于提高纤维的异形度,聚碳硅烷原丝经预氧化和烧结后,纤维异形度基本保持不变。     

先驱体法制备连续Si-Fe-C-O吸波纤维的研究

用聚二甲基硅烷和二茂铁合成聚铁碳硅烷,经多孔熔融纺丝、预氧化、连续烧成,制得电阻率低至10-2Ω·cm,拉伸强度可达2.0GPa,长度大于500m的连续Si-Fe-C-O纤维,这种纤维在8～18GHz范围内具有较好的吸收雷达波性能.研究铁对Si-Fe-C-O纤维电阻率和β-SiC结晶的影响:铁含量的增加有利于β-SiC晶粒的增长和电阻率的降低.     

用一种简易方法制造碳化硅成形体

本文对用聚碳硅烷粘结剂制作碳化硅成形体的工艺条件进行了研究。结果表明:聚碳硅烷用量控制在12％左右,提高所用聚碳硅烷的分子量和最终烧结温度,减慢升温速率,增加预制体密度,选用细颗粒碳化硅粉料或增加反复浸渗烧结次数,均可提高成形体的性能。用该方法烧结到1250℃就可制得弯曲强度为30～45MPa的碳化硅成形体。     

正在研制中的氮化硅/碳化硅纤维增强剂

石墨纤维的应用开创了复合材料技的新纪元。但目前正在研制混合的氮化硅/碳化硅(Si_x N_y C_z)纤维作为另一种新型增强剂,此种纤维可用预处理和热解有机硅聚合物纤维得到,其工艺跟聚丙烯腈或其它有机纤维制成石墨纤维工艺相似。虽然在实验室里用聚碳硅烷和聚碳硅氨烷制得的这种无     

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。     

电阻率可调的含钛碳化硅纤维的制备与性能研究

以Ｔｉ（ＯＢｕ）４与低分子量聚硅烷（ＬＰＳ）为原料合成不同含钛量的聚钛碳硅烷,经熔融纺丝、空气不熔化、高温烧结制备出力学性能良好、电阻率为１０３～１０Ω·ｃｍ的Ｓｉ—Ｔｉ—Ｃ—Ｏ纤维。通过ＩＲ、ＧＰＣ、ＶＰＯ、ＸＰＳ等分析手段系统研究了钛含量对纤维的制备、结构及其电性能的影响。     

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。     

航空发动机热结构部件的RMI工艺研究进展

连续碳化硅纤维增韧碳化硅陶瓷基复合材料(SiC/SiC)具有低密度、高损伤容限、优异的高温力学和抗氧化性能等一系列优点,作为航空发动机热结构部件具有广阔的应用前景。复合材料的性能与制备工艺密切相关,相比于化学气相渗透(CVI)和先驱体浸渍裂解(PIP)工艺,反应熔体渗透(RMI)工艺具有周期短、成本低、制备的复合材料致密度高等特点,成为航空发动机热结构部件用SiC/SiC复合材料的研究热点。本文阐述了RMI工艺过程中碳硅反应基本原理,介绍了国内外RMI工艺研究现状,总结了该工艺目前存在的问题,并对未来工艺发展方向做出展望。     

以一种新型先驱体制备SiC/SiC复合材料高温弯曲性能研究

以新型先驱体LPVCS(含乙烯基液态聚碳硅烷)为原料,以经CVD裂解碳(PyC)界面改性的KD-1型SiC纤维作为增强相,采用先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备三维编织SiC/SiC复合材料,并对其室温及1300℃弯曲性能测试表征。试验结果表明,采用LPVCS为先驱体制备SiC/SiC复合材料,降低了材料制备周期,且9个周期后材料密度达到2.14g/cm3,开孔率为10.8%。在1300℃空气环境中,SiC/SiC复合材料弯曲强度达到470.2MPa,断裂韧性达到20.7MPa·m1/2。采用扫描电镜对SiC/SiC复合材料1300℃下断口形貌进行观察,SiC纤维存在一定拔出;断口表面存在较为严重的氧化现象,这是导致材料弯曲强度降低的主要原因。