外加电场加速前驱体法制备SiOC陶瓷材料

采用闪速热解法通过聚合物前驱体制备了硅氧碳(SiOC)陶瓷材料。外加电场显著加速了SiOC微观相结构变化,与传统方法相比,SiOC前驱体在较低的热解温度下发生相分离,产生了碳和SiC相。在电场作用下,样品会形成更多的碳化硅和更有序的碳相。其基本原理可以用电场和焦耳加热共同作用下的显著改变相变驱动力来解释。这项工作提供了一个低温合成SiOC纳米复合材料新路线。

PIP法制备C/SiOC复合材料的微结构演变与力学性能

碳纤维增强硅树脂衍生SiOC(C/SiOC)复合材料具有高性价比的优势,是一种应用前景良好的高温结构材料。以碳纤维针刺毡作为增强体,通过先驱体浸渍裂解(precursor infiltration pyrolysis,PIP)工艺制备C/SiOC复合材料。在首周期引入热模压交联工艺,通过优化热模压温度和压力,在不破坏针刺毡结构的前提下,有效提高了纤维体积分数和复合材料致密度,使C/SiOC复合材料的室温弯曲强度和断裂韧度分别提升至331 MPa和16.0 MPa·m^(1/2)。对C/SiOC复合材料的致密化过程的结构演变进行了分析,结果表明,基体优先填充纤维束内孔隙,复合材料的孔隙大部分集中分布在Z向纤维附近。随着制备周期的增加,复合材料的孔隙率逐渐降低,孔隙由连通孔转变为孤立孔。经过8周期“浸渍-交联-裂解”工艺,复合材料基本完成致密化。

闪速烧结法制备SiOC陶瓷及其热稳定性能

以交联后的聚硅氧烷为前驱体,在不同温度(730~780℃)、外加电场强度(20~60 V·mm^(-1))和限流电流(0.5~2.0 A)下采用闪速烧结技术制备SiOC陶瓷,获得合适的工艺参数,并研究了陶瓷的微观结构、物理性能和热稳定性能。结果表明:成功制备SiOC陶瓷的温度范围为740~780℃,限流电流范围为1.0~2.0 A,外加电场强度范围为30~60 V·mm^(-1),试验温度比1400℃传统热解温度低660~620℃,热解时间大大缩短。随着外加电场强度、试验温度或限流电流的增加,陶瓷中SiC含量增加,SiO2含量减少,陶瓷产率和体积密度降低,线变化率和显气孔率增大;与1400℃传统热解SiOC陶瓷相比,闪速烧结SiOC陶瓷的热稳定性温度提高了约112℃,且随着外加电场强度、试验温度或限流电流的增加,热稳定性提高。

先驱体转化法制备富碳SiOC陶瓷纤维及其吸波性能研究

以聚硅乙炔为原料,利用先驱体转化法制备了一种新型富碳SiOC陶瓷纤维吸波材料。该方法制备的轻质SiOC陶瓷纤维表面光滑无孔,直径在微米级范围内可调。经1200℃陶瓷化后,SiOC纤维基体中产生了大量的石墨化碳、非晶SiO_(2)和纳米SiC陶瓷相,这种Si OC纤维中会存在大量界面结构极大地增强了电磁波吸收性能。以此制备的吸波材料在填充量为30 wt.%、层厚为3.3 mm时,最小吸波强度RLmin就可达到-43.4 dB,有效吸收带宽(RL<-10 dB)为5.6 GHz。因此,SiOC纤维是良好的吸波材料,在吸波领域具有很大的潜力。

硅氧烷中加二茂铁热解制备SiOC(Fe)陶瓷

以二茂铁为金属前驱体,以聚硅氧烷为硅氧碳陶瓷前驱体,将二茂铁加入聚硅氧烷中,经混合、成型、交联、热解制得SiOC(Fe)陶瓷材料.结果表明,通过二茂铁与聚硅氧烷的混合、交联和热解,可将Fe引入SiOC陶瓷网络,制备出铁均匀分散于硅氧碳网络的SiOC(Fe)磁性陶瓷,形成金属/硅氧碳陶瓷复合材料.研究了铁金属前驱体与硅氧烷的复合行为、混合前驱体的成型和交联行为,研究了热解含铁聚硅氧烷制备SiOC(Fe)陶瓷的形成、结构和磁性能.

棉田除草活性化合物SIOC0426生物活性初步评价

SIOC0426[N-（4-溴苯基）-2-（4,6-二甲氧基-2-嘧啶氧基）-6-氯-苄胺]属2-嘧啶氧基-N-芳基苄胺类选择性除草活性化合物。室内生物活性测定结果表明,SIOC0426具有良好的芽后早期除草活性,对棉花安全,在棉花与重要杂草马唐和反枝苋之间的选择性系数分别为3.534和4.299,能有效防除棉花田禾本科杂草和阔叶杂草,对莎草科杂草也有一定抑制作用,使用适期为杂草12叶期。田间试验表明,在有效成分90120g/hm^2剂量范围内,对棉田主要杂草的总防效在73.1%87.6%之间。

新型水稻田除草剂SIOC0171的作用特性研究

为了明确新型除草剂SIOC0171的作用特性,本文采用常规生测方法对该药剂的吸收传导性、环境温度对除草活性的影响、施药适期和后茬作物安全性等进行研究。结果表明,SIOC0171可以通过胚芽、胚根、根、茎、叶各部位吸收进入植物体内,除叶片和芽吸收后向下传导性弱外,其他部位吸收后均能在植物体内上下传导;在15～35℃环境温度条件下,温度变化对药效影响较小;施药适期为水稻5叶期以上,杂草1～4叶期;同时发现,当土壤中药剂残留量小于0.002mg/kg时对后茬作物油菜安全,小于0.01mg/kg时对小麦安全。

聚硅氧烷转化SiOC陶瓷微观结构的研究进展

聚硅氧烷转化SiOC陶瓷具有特殊的亚稳结构和成分,可用作高温结构材料、光学材料、锂离子电极材料、介电材料等。本文综述了聚硅氧烷转化SiOC陶瓷微观结构的研究情况,主要包括宏观结构、微观精细结构、结构模型、结构改性技术等方面。最后,指出了存在的问题和今后发展方向。

SiOC陶瓷涂层改善炭纤维的抗氧化性能

以乙烯基改性的硅氧烷作为溶胶凝胶前驱体在炭纤维表面制备出SiOC陶瓷涂层。采用扫描电镜、X-射线衍射、X-射线光电子能谱、拉曼光谱以及热重分析对涂层进行表征。炭纤维的力学性能通过单丝拉伸强度测试研究。结果表明,无定型的Si OC涂层由SiCxO4-x结构单元和自由碳相组成。SiOC涂层可改善炭纤维的抗氧化性能。涂层脱落与表面裂纹导致纤维拉伸强度降低以及weibull模量增加。与未涂层纤维相比,具有200nm涂层厚度的炭纤维初始氧化温度可提高150℃,其单丝拉伸强度为2.32 GPa。

高能重离子辐照制备SiOC复合材料的研究

用120keV碳离子注入非晶SiO2薄膜,再用高能Xe、Pb和U离子辐照。注碳剂量范围为2.0×1017—8.6×1017 cm-2,高能离子辐照剂量1.0×1010—3.8×1012 cm-2。辐照后的样品用傅里叶变换红外光谱仪进行系统分析。实验结果显示,高能离子辐照在注碳非晶SiO2薄膜中形成了大量的Si-O-C键和Si-C键。这些Si-O-C结构具有环链、开链和笼链等多种结构形式。随电子能损、辐照剂量或者沉积能量密度的增加,SiOC结构由类笼向环/开链结构演化。对高能重离子驱动产生SiOC结构的机理进行了简单的讨论。

10% SIOC0285水悬浮剂的研制

SIOC0285是由中科院上海有机化学研究所和浙江省化工研究院共同创制发现的嘧啶苄胺类新型除草活性化合物。本试验采用湿法砂磨超微粉碎法研制10% SIOC0285水悬浮剂,并获得理化性能优良的制剂配方。经过室内除草活性筛选和作物安全性评价后认为,SIOC0285具有较高的除草活性和水稻安全性。

10%SIOC-I-002水乳剂配方研究

对新化合物SIOC-I-002进行水乳剂配方筛选研究。通过对溶剂、乳化剂、增稠剂等相关助剂的筛选,确定最优配方为SIOC-I-002有效成分≥10%、二甲苯8%、YUS-D9356%、SFR-T3%、乙二醇4%、水补足至100%;进一步对两种加工工艺进行比较,结果表明直接乳化法制得的制剂更优于转相法所得的制剂。对最佳配方进行重复性实验,结果表明研究所得10%SIOC-I-002水乳剂筛选配方具有物理稳定性好、有效成分含量稳定、流动性好等特点,且加工工艺简单。

新型SiOC陶瓷前驱体的合成及性能

采用四甲基四乙烯基环四硅氧烷(TMTVS)与四甲基环四硅氧烷(TMS)通过阳离子开环聚合反应制备了含Si—H及SiCHCH2官能团的聚硅氧烷。用红外、核磁、凝胶渗透色谱及热重分析对该聚硅氧烷进行了表征,结果表明其结构与设计相吻合,其分子量、黏度及Si—H、SiCHCH2的比例可以通过改变原料比例来调节。这种新型聚硅氧烷用作SiOC陶瓷前驱体具有低黏度、高陶瓷产率等特点。

基于固体聚硅氧烷的前驱体浸渍裂解法(PIP)制备C/SiOC复合材料及其微结构与力学性能研究（英文）

以熔融的MK树脂(聚甲基倍半硅氧烷)为前驱体,采用改进的前驱体浸渍裂解法(PIP)制备了致密的C/SiOC复合材料。为了降低MK树脂的固化温度,选择有机磺酸作为交联剂,并采用红外光谱分析仪(FT-IR)和热重分析–差热分析仪(TG-DTA)研究了MK树脂的固化机理和陶瓷化行为。研究表明:MK树脂的陶瓷产率高达85wt%,其裂解得到的SiOC陶瓷自由碳含量低于3wt%,有利于提高陶瓷的高温稳定性。经过8次PIP制备的C/SiOC复合材料的密度可达1.82 g/cm^3。对得到的C/SiOC复合材料进行三点弯曲测试,其弯曲强度为(312±25)MPa,表现出明显的非脆性断裂行为。

SiOC低介电常数介质吸湿机理的理论研究

利用密度泛函理论(DFT)系统研究了掺碳的SiO2低κ互连介质(SiOC)的吸湿问题.比较了Si-CH3和Si-CH2-Si这两种反应位与H2O的反应,研究发现—CH3更加容易与水反应而脱离SiOC薄膜.还研究了多个水分子吸附于Si-CH3反应位情况下的吸水反应.当SiOC薄膜表面吸附多个水分子,并且水分子以二聚物形式存在时,吸水反应的势垒明显降低.

激光裂解含二茂铁的聚硅氧烷制备SiOC(Fe)陶瓷涂层研究

激光裂解聚合物先驱体在金属表面制备性能优异的陶瓷涂层,解决了金属本身存在的耐磨防腐蚀性能不足的问题,已成为一种行之有效的方法。采用激光裂解含二茂铁的聚硅氧烷制备了SiOC(Fe)陶瓷涂层,采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS),分析了激光裂解含二茂铁的聚硅氧烷生成物的组成与结构,并初步研究了其裂解机理。结果表明:在激光作用下,含二茂铁的聚硅氧烷在激光裂解过程中会发生非平衡态的自由基化学反应,生成的陶瓷涂层主要由晶态的SiC、Fe_3C,非晶态的SiO_2、Fe_2O_3、Fe_3O_4以及C单质、C_6H_(18)OSi_2等物质组成,由二茂铁激光裂解生成的Fe_2O_3、Fe_3O_4、Fe_3C相对制备的陶瓷涂层孔隙具有填补作用。二茂铁质量分数越大,陶瓷涂层表面越平整致密,孔隙越少。

异质元素改性聚硅氧烷衍生SiOC陶瓷研究进展

有机聚合物衍生陶瓷(PDCs)技术是陶瓷材料的主流制备技术之一。作为制备高性价比陶瓷材料的理想原料,聚硅氧烷(PSO)衍生SiOC陶瓷得到很好的发展。通过异质元素改性可进一步提高SiOC陶瓷的热稳定性和拓展功能特性,成为近年来的研究热点。本文在介绍SiOC陶瓷微观结构的基础上,分别从提高热稳定性和拓展功能特性的角度,综述了异质元素改性PSO衍生SiOC陶瓷的研究现状。结合原子局部化学环境的演化行为来揭示异质元素的作用机制以及加强改性SiOC陶瓷的应用研究是后续研究需要重点关注的问题。

轻质C_f/SiOC复合材料表面抗氧化涂层烧蚀性能的研究

目的提高轻质碳纤维增强SiOC(Cf/SiOC)多孔陶瓷复合材料的抗烧蚀性能。方法用TaSi2、MoSi2为高温抗氧化组分,SiB6为烧结助剂,硼硅酸玻璃为粘结剂,采用浆料法在Cf/SiOC复合材料表面制备多层梯度化抗氧化涂层。用氧乙炔考核带涂层复合材料的抗氧化及抗烧蚀性能,并通过扫描电子显微镜对烧蚀后的形貌进行分析。结果采用硼硅酸玻璃能够在较低的温度下获得表面致密的涂层,有效地提升涂层的阻氧能力,同时能够降低涂层与基体材料之间的热失配。通过浆料法能够获得梯度化的抗氧化涂层,即涂层由靠近基体部分的多孔层逐渐过渡至最外层的致密层。在氧乙炔考核烧蚀实验下,涂层表现出优良的抗烧蚀性能,并且随着表面烧蚀温度的不同,表现出不同的烧蚀行为。在1660℃下烧蚀后,线烧蚀率及质量烧蚀率分别为0.03μm/s,2.96×10^-8g/(mm^2·s),随着烧蚀温度增加至1760℃,线烧蚀率及质量烧蚀率增加至0.06μm/s,1.03×10^-7g/(mm^2·s)。带涂层的复合材料烧蚀后,涂层表面没有裂纹,但都出现了大量的孔洞,其主要原因是硼硅酸玻璃的挥发,基体材料并没有发生明显的氧化,涂层表现出优良的抗氧化、阻氧能力。结论硼硅酸玻璃的引入能够在较低的温度下获得表面致密的涂层,提升涂层的阻氧能力。制备的多组分抗氧化烧蚀涂层,可以有效地提高Cf/SiOC复合材料的抗烧蚀能力。

ZnO/SiOC负载光催化剂制备及其光催化性能研究

以含氢聚硅氧烷(PHMS)为基础原料、乙烯基硅油为交联剂、Pt络合物为交联催化剂和ZnO粉体等为原料,采用先躯体转化法制备ZnO/SiOC负载光催化剂。采用XRD、SEM和UV-Vis等仪器对合成负载光催化剂的物相组成、微观形貌和光催化性能等进行表征。结果表明:在含氢聚硅氧烷(PHMS)和乙烯基硅油质量比例为2︰1、Pt络合物加入量0.5wt.%、ZnO添加量为10wt.%(以PHMS质量计算)、热解温度800℃条件下,制备的ZnO/SiOC负载光催化剂具有较佳的光催化性能和高循环利用率。以亚甲蓝溶液(10mg/L)为模拟降解物、在高压汞灯照射150min条件下,第一次光催化效率达到96.5%,第二次循环利用光催化效率为92.2%,第三次循环利用光催化效率为88.3%。

掺碳量对无色聚酰亚胺表面制备SiOC薄膜键合结构及光学性能影响

采用O_(2)和CO_(2)两种气源,利用等离子体增强化学气相沉积技术在CPI表面制备SiOC薄膜,以保证CPI在高透光性前提下提高其耐磨损及耐划伤性能。利用原子力显微镜对SiOC薄膜形貌进行观察;利用红外光谱对薄膜微观键合结构进行表征;利用分光光度计对不同薄膜的透光率进行检测,并依据Lambert-Beer法则计算不同薄膜的光学吸收系数与透光率之间的关系,探究掺碳量对SiOC薄膜键合结构及光学性能影响机制。实验结果表明,利用CO_(2)气源镀膜时,薄膜较粗糙,其粗糙度为1.12 nm,平均透光率较低,只有63.6%。而利用O_(2)气源时,薄膜较平滑,粗糙度仅为0.57 nm,并且平均透光率也较高,达到81.3%。分析认为,随着掺碳量增加,薄膜中的Si-(CH_(3))x和C=O化学基团数量增加,导致SiOC薄膜对光折射率增大,透光性能下降。