聚碳硅烷纤维的热交联研究

在无氧的情况下对PCS纤维进行热交联时 ,发现在热交联前纤维必须有一个最低的预氧化程度 ,然后通过PCS纤维自身热交联实现预氧化 ,这样可降低纤维 1 3的氧含量 ,制备性能优良的SiC纤维 .研究了低预氧化PCS纤维热交联反应的机理 ,并对引入氧在热交联中所起的作用进行了分析 .研究结果表明 ,PCS纤维能够进行热交联处理所需的最低预氧化程度为纤维氧增重 9% ;热交联的过程主要是消耗了PCS中的SiH键 ,生成SiCH2 Si键 ,形成分子间交联 ;引入的少量氧预氧化时生成SiOH键 ,热交联中发生脱水反应生成SiOSi键 ,在纤维表层形成保护层 。

预氧化聚碳硅烷纤维恒温热裂解动力学研究

本工作主要针对预氧化聚碳硅烷 (PCS)纤维恒温热裂解过程进行了基础方面的研究 .探讨了预氧化聚碳硅烷纤维恒温热裂解反应动力学 ,提出预氧化聚碳硅烷纤维的恒温热裂解为一级反应过程 ,反应活化能为 2 9.3kJ/mol,动力学模型为α =αm{1-exp[-tAexp(-E/RT) ] }.

连续聚碳硅烷纤维断裂机理与可纺性研究

分析PCS纤维的特点以后，讨论PCS熔融纺丝时的纤维断裂机理以及PCS的可纺性影响因素。研究表明：强度低且非常脆，是聚碳硅烷纤维最显著的特点；PCS纤维成形时一般不会发生毛细波断裂，但极易出现脆性断裂；PCS熔体结构粘度指数△η<0．2～0．3时，其可纺性较好。

热交联聚碳硅烷纤维分步烧成工艺

采用热交联工艺改进传统的空气不熔化工艺,在尽可能少引入氧的情况下实现聚碳硅烷纤维的不熔化处理。热交联处理后聚碳硅烷纤维在惰性气氛下进行分步烧成。通过元素分析、SEM、EDX、XRD等手段系统研究了分步烧成的工艺条件以及烧成后连续SiC纤维组成、微观结构及其性能。

聚碳硅烷纤维的不熔化工艺研究

以聚二甲基硅烷(PDMS)为原料,在高压釜内高温高压反应合成了聚碳硅烷(PCS)先驱体,经多孔熔融纺丝制备了PCS纤维。研究了不熔化温度、时间对PCS纤维质量、Si—H键反应程度、凝胶含量及氧含量的影响。研究表明:在不熔化过程中,PCS结构中的Si—H键与氧反应,在PCS分子间形成Si—O—Si交联结构;随着不熔化温度的提高,时间的延长,PCS纤维的质量、Si—H键反应程度、凝胶含量、氧含量均逐渐增加,并逐渐趋于稳定。高压合成的PCS不溶化反应活性较高,引入少量的氧(4%～7%)即可实现不熔化。

聚碳硅烷纤维γ-ray辐射交联的研究

研究了聚碳硅烷 (PCS)纤维γ ray辐射交联的不熔化效果 ,利用IR、TG分析了交联机理。结果表明 ,PCS纤维在空气、N2 、He气氛下辐射 13.8MGy时均已实现不熔化 ,三者中以空气气氛下交联程度最高 ,N2 、He气氛下辐照的PCS纤维的氧含量较低。在N2 、He气氛下 ,Si—H及部分Si—CH3辐照产生自由基交联 ,形成了Si—CH2 —Si的桥联结构 ;而在空气气氛下 。

预氧化聚碳硅烷纤维的恒温烧结

本文主要针对预氧化聚碳硅烷纤维的恒温烧结过程进行了基础方面的研究。采用XPS、TG -DTG -DTA、IR对预氧化聚碳硅烷原纤维进行标定 ;采用日本精密天平连续跟踪纤维质量变化情况 ,探讨了烧结过程中温度对纤维失重及收缩的影响 ;采用IR、SEM和数码相机分析了纤维恒温烧结过程中微观结构和宏观形貌的变化情况 。

先驱体法制备SiC陶瓷纤维过程中聚碳硅烷纤维的交联方式

先驱体交联处理是SiC陶瓷纤维制备过程中的主要步骤。为了更好地促进交联技术的发展 ,本文详细综述了先驱体法制备SiC陶瓷纤维过程中聚碳硅烷纤维的交联方式 ,比较了各种交联方式的优缺点 ,指出了各种交联方式的适用范围 ,为交联方式的选择提供一些参考。

异型截面聚碳硅烷纤维的制备

以聚碳硅烷为原料 ,运用三叶型纺丝组件 ,通过熔融纺丝 ,制备出了异型截面聚碳硅烷纤维。研究了纺丝温度、压力、牵伸速度对纤维异形度和当量直径的影响 ,确立了异型截面聚碳硅烷纤维的熔融纺丝工艺。

聚碳硅烷纤维的不熔化处理研究(III)——不熔化机理的探讨

对PCS纤维空气氧化反应过程中产生的尾气进行了色谱分析 ,并对氧化后的纤维进行了红外分析 ,在此基础上推测了不熔化机理 ;采用XPS分析技术考察了氧在PCS纤维中的分布。结果表明 ,PCS纤维氧化反应过程中有少量氢气生成 ,出现局部过热时伴随有CO2 生成 ;氧在不熔化PCS纤维中由表及里呈梯度分布 ,低温。

聚碳硅烷纤维的不熔化处理研究(Ⅱ)─-放大工艺的研究

采用熔融纺丝法纺出连续PCS纤维束，研究了升温制度、纤维装填量以及过热现象等因素对PCS纤维不熔化结果的影响，探讨了不熔化工艺的优化。结果表明，低温段慢速升温，中温段延长保温时间，高温段进一步强化的升温制度是比较合理的。纤维装填质量及密度增大到一定程度后，会因散热不利而引起急剧高温，导致纤维的熔并。急剧放热引起纤维结构的变化较大，而且内部纤维与表层纤维的反应程度不同。

聚碳硅烷纤维电子束辐射交联的统计分析

在聚碳硅烷简化模型的基础上 ,根据聚碳硅烷纤维电子束辐射交联的实测数据 ,利用Charlesby Pinner关系式对实验结果进行了统计分析 .结果表明 ,实测数据基本符合Charlesby Pinner关系式 ;含乙烯基聚碳硅烷纤维的交联度、裂解度在较大的吸收剂量范围内都近似与吸收剂量成正比 .

聚碳硅烷纤维的空气不熔化反应动力学研究

以高压法聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)纤维的空气不熔化为例,采用多曲线积分法研究了PCS纤维空气不熔化反应动力学。结果表明,高压法PCS纤维的空气不熔化反应活化能约60~70 kJ/mol。通过研究不同的机理函数的对数与温度倒数的关系,结果表明,PCS纤维空气不熔化过程由随机成核和生长机理(n=3)的表面反应控制,根据该反应机理,同样得到高压法PCS的空气不熔化反应活化能约60~70 kJ/mol,指前因子A约为77.64。

聚碳硅烷纤维的辐照氧化联合热处理研究

空气气氛下采用γ射线辐照处理聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)纤维,再于N2气氛下进行热处理。研究了辐照氧化及热处理过程中PCS纤维的质量、化学结构、凝胶含量的变化及热分解特性,分析了热处理对纤维不熔化的影响。研究表明:有氧辐照过程中,PCS纤维增重明显,到1.0MGy时增重可达16.6%。经热处理后,纤维质量减少,凝胶含量大幅度提升,仅辐照0.2MGy便可达99%,表明γ射线辐照氧化联合热处理可以实现低剂量下PCS纤维的不熔化处理。

干法纺丝制备聚碳硅烷纤维中残留溶剂含量的影响因素

研究了聚碳硅烷纤维纺丝线上残留溶剂含量的影响因素.结果表明:在纺丝线上距离喷丝孔约0.3 m之内,溶剂的挥发主要由对流和闪蒸过程控制,残留溶剂含量呈指数速率减小,且溶剂挥发量约为纺丝线上溶剂挥发总质量的80%～90%;纺丝原液浓度的增大、纺丝甬道温度的升高和纺程的增加有利于残留溶剂含量的降低,而纤维直径的增大则会提高残留溶剂含量.较佳的纺丝条件为:纺丝原液中聚碳硅烷的质量分数为65%～68%,纺程0.3～1.5 m,纺丝甬道温度为室温.

聚铝碳硅烷不熔化纤维中氧含量的调节

氧含量是SiAlCO纤维在1700℃以上烧结致密化,并得到近化学计量比元素组成的关键因素,而氧元素主要来源于前驱体聚铝碳硅烷（PACS）纤维的不熔化过程.本文采用一种新的不熔化方法,以预氧化-热交联的方式对PACS纤维进行不熔化处理,实现了热解后所得SiAlCO纤维中氧含量在10%~13%（质量分数）范围内可调节.为保证PACS纤维在热交联过程中不熔融,其最低预氧化条件为190℃下保温4h,对应氧引入量为7.87%,预氧化纤维在惰性气氛下450℃保温2h,可实现不熔化.通过凝胶液相色谱（GPC）、红外光谱（IR）及热重-质谱联用（TG-MS）等方法研究预氧化和热交联过程,结果表明,预氧化过程主要是Si—H氧化生成Si—OH,部分Si—OH相互缩聚,在分子间形成Si—O—Si,使PACS数均分子量提高.热交联分为2个阶段,300℃以下主要是残留的Si—OH之间形成Si—O—Si交联结构;300~450℃主要发生Si—H与Si—CH3之间脱H2的缩聚反应,形成Si—CH2—Si交联结构.

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 .6 5～ 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 ,较低的纺丝温度、适当高的纺丝压力和较低的转速有利于提高纤维的异形度。聚碳硅烷原丝经预氧化和烧结后 。

碳化硅纤维毡增强陶瓷基复合材料的制备与性能

陶瓷基复合材料具有高强高模、高温抗氧化和耐化学稳定性等特点,是新一代先进复合材料的研究热点之一。介绍了以聚碳硅烷不熔化纤维为原料制备碳化硅纤维毡的方法和陶瓷基复合材料的制备工艺;阐述了陶瓷基复合材料的性能测试方法,并分析了气孔率对陶瓷基复合材料力学性能的影响。

化学气相沉积工艺对碳化硅纤维毡热解碳涂层的影响

以丙烷(C_3H_8)为碳源气体、碳化硅纤维(SiC_f)毡为沉积基体,通过化学气相沉积工艺(CVD)在SiC_f毡中沉积热解碳(PyC),分析了不同沉积温度、氮气与丙烷的气压比(P_(N_2)/P(C_3H_8))和沉积时间对PyC沉积形貌和沉积厚度的影响.结果表明:沉积温度低于800℃时,PyC的沉积难以进行;系统总压为10 kPa、PN_2∶PC_3H_8=2∶1、沉积温度为900℃的条件下可以获得均匀致密的PyC层;PN_2/P_(C_3H_8)、沉积温度的改变都可以使PyC层的形貌产生变化;对于厚度为5 mm的碳化硅纤维毡,沉积时间为6 h较为合适.

整筒聚碳硅烷原丝直径分布和缺陷分析

先驱体聚碳硅烷的纺丝工艺是制备高性能连续SiC纤维过程的关键环节,纺丝工艺决定了原丝的性能优劣,而纺丝工艺对聚碳硅烷原丝的损伤程度也将决定最终的SiC纤维性能。为此,利用扫描电子显微镜对整桶纺出原丝的直径、表面和截面缺陷进行了观察,利用统计方法对直径和缺陷的分布进行了分析。研究发现:原丝平均直径从外层到内层大体呈减小的趋势,并且每层数值波动逐渐减小,靠近中间层的原丝直径与整体平均值最为接近。表面划痕由外层到内层划痕逐渐减少。鼓泡在各层之间呈均匀分布。断面气孔主要集中在最外几层原丝中。根据统计结果得到了结构特征分布模型,建立了评价整桶原丝性能优劣的有效方法。