具有优异纺丝性的陶瓷先驱体含铝聚碳硅烷的合成及表征

选择适当分子量的低分子量聚碳硅烷与Al（AcAc）3在自制常压高温合成装置中合成了含铝碳化硅纤维的先驱体——聚铝碳硅烷（polyaluminocarbosilane,PACS）.并对PACS进行了软化点测试、傅立叶红外光谱（FT-IR）分析、凝胶渗透色谱（GPC）测试、元素分析以及可纺性研究.由中等分子量聚碳硅烷为原料合成出的软化点为194.8～220.1,Si-H键含量为0.857,数均分子量为2353,分子量分布呈“双峰”分布的PACS,经熔融纺丝得到了直径为5μm、表面光滑、直径均匀的原丝,表现出了优异的纺丝性能.

用不同分子量聚碳硅烷制备含铝聚碳硅烷

分别选用分子量Mn为929、1050、1186的聚碳硅烷(polycarbosilane,PCS)与乙酰丙酮铝反应制备含铝聚碳硅烷(polyaluminocarbosilanes,PACS),研究PCS分子量对PACS性能及结构的影响。结果表明:随着PCS分子量的增加,PACS分子量逐渐增加,分布加宽,而活性基团Si—H键含量没有明显变化;随着PCS分子量增加,PACS陶瓷产率增加。将不同的PACS进行热交联,其陶瓷产率明显提升,增长幅度随PCS分子量增大而增大。PACS的纺丝性能随PCS分子量增大而降低。

含钇铝碳化硅陶瓷纤维的制备及性能

SiC纤维中无定形的SiC_(x)O_(y)相在高温下发生分解,会导致SiC微晶的生长和性能下降,在SiC纤维中掺入异质元素可以在高温下起到烧结助剂的作用,从而提高SiC纤维的性能。采用实验室自制的聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮钇、乙酰丙酮铝反应制备得到含钇铝聚碳硅烷(PYACS),经过熔融纺丝、碘不熔化、高温烧成等工艺,制得含钇铝SiC陶瓷纤维。结果表明,PYACS先驱体中有效的引入了Y和Al元素,并以Si—O—Y、Si—O—Al的形式存在。采用碘不熔化实现了纤维的交联,并通过1000℃高温裂解获得非晶Si—C—O—(Y/Al)纤维,陶瓷产率为73.96%。研究了不同热处理温度(1400,1600,1900℃)对纤维形貌和结构的影响,1900℃高温热处理的Si—C—O—(Y/Al)纤维中Al和Y以Al—O—Y的形式存在,SiC结晶程度更高,SiC晶粒尺寸增大,纤维直径进一步变小,结构逐渐致密,说明高温下Al和Y的掺杂起到了烧结致密化作用。