细直径聚硅氮烷纤维的碘蒸气不熔化机理

为探究聚硅氮烷纤维的碘蒸气不熔化机理,以甲基二氯硅烷和二甲基二氯硅烷为原料,采用先驱体转化法制备了直径为6.5μm的连续细直径聚硅氮烷(Polysilazane,PSZ)纤维,采用碘蒸气不熔化来制备PSZ交联纤维。利用凝胶液相色谱仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪和电子单纤维强力仪对PSZ纤维的化学结构、微观形貌、相组成和拉伸强度进行表征,探讨PSZ纤维的不熔化机理。结果表明:在80℃的条件下,碘蒸气不熔化仅需3 h即可将PSZ纤维转化为交联纤维,交联纤维经高温热解后得到抗拉强度为(1.53±0.27)GPa的SiCN陶瓷纤维。在交联过程中,Si—H和N—H被碘脱氢,在空气氛中重组为Si—O—Si和N—I,这有助于PSZ纤维的不熔化。与空气不熔化相比,该方法具有不熔化温度低,不熔化效率高等优点。

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。