sic陶瓷纤维先驱体的研究动态

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1、SiC陶瓷纤维先驱体的研究动态④SiC陶瓷纤维先驱体的研究动态王浩,_——_一一/李效东冯春祥彭平范小林—防科技大学长沙41OO73)≥,6文摘对国内外SiC系列陶瓷纤雏先驱体的主要合成方法及工艺进行了总姑.比较了各种方法所得先驱体的产率,杂元素含量,分子形态,分子量及其分布等结构参数,先驱体可坊性以及对应烧成纤维的力学性能提出降低先驱体中杂元素含量,改善其可纺性及先驱丝的强度,提高陶瓷收率是SiC系列陶瓷纤雏先驱体分子设计的方向.关键词—陶瓷纤维,塑鱼盛一优强陶逢佳DevelopmentofPrecursorsofSiCCeramic筐Fibe

2、rsWangI-IaoLixiaod0ngFengChunxiarxgPengPingFanXiaolin(Nationa1.UniversityofDefenceTechnology0】an日410073)AbstractThesynthesisandtechnologyoftheprecursorsofSiCceramicfibersissummarized.Theconfiguratlonalpaxametersofthep~orsyield,mixedelementscontent,molecularcontlgumtion,molecu

3、larweightanditsdistribution,spinuabilityandthemechanicalpropertiesofrelevantoea'sIi'licfibers晰evaluated.Thedirectionoftheprecur劬rsmolec—ulardesig~nishowtoreducethemixedelementscon

4、entoftheprecursors,improveitsspinnabilityandtensilestrengthofthep~ursorsfrberandincreasetheceram

5、icyield.KeywordsSiC,Ceramicfiber,Precurs0r,Synthesis1言SiC陶瓷纤维作为轻质新型结构材料在航天等领域具有广泛的应用前景,并且因其具有优良的力学性能,耐高温,耐腐蚀,高强度等特点,日益为广大材料专家所重视.采用的制备方法主要有气相沉积法-,超微粉掺混纺丝法l4"J,碳纤维转化法』,先驱体转化法等.其中,先驱体转化法因为具有过程温度较低,简单易控,易于成型,产物纯度高,性能好等优点而成为研制SiC陶瓷纤维的主要方法J.此法由日本东北大学的矢岛圣使于1975年首先提出,之后,许多学者在先驱体的合成,

6、改性,表征,结构和反应机理方面作了大量的工作并形成了普遍共识,即一种理想的SiC陶瓷纤维先驱体应收稿日期:1998一l0—29修回13期:1999—02一啤王措.1974年出生.博士研究生,主要从事SiC陶瓷纤维的研究工作宇航材料工艺2OOO年第2期具有如下优良特性:在受热的过程中没有低聚物的挥发;有网状或环状结构;成型性好;热固性好(有活性官能团易于交联);有机基团含量低本文根据20多年来SiC陶瓷纤维先驱体的发展情况,概述了SiC陶瓷纤维先驱体的主要合成过程和基本方法,具体有:(a)矢岛法;(b)开环聚合法;(c)硅氢化法;(d)聚合物金属化

7、法;(e)共混法,而对于热裂解法--.,溶胶凝胶法12,"j,电化学法.?,光化学法_J6l,缩聚法[18,19,共聚法20,21~及报道多次的普通方法和合成路线l22,23】,本文没有尽述.2SiC纤维先驱体的合成方法及其路线2.1矢岛法(YajimaMethod】矢岛是提出使用先驱体制造SiC陶瓷纤维的第一人,他开辟了制造SiC陶瓷纤维的新思路.此方法的工艺过程如下:原料一聚硅烷(PS)一聚碳硅烷(PCS)一PCS纤维一不熔化纤维一SiC纤维(1300屯)【,,其生产出的SiC纤维(Nicalon)性能优越,并已实现工业化生产.因此本文将其先

8、驱体的合成单独作为一种方法列出以把握其研究线索,如表1E24,26~33J国防科技大学在80年代初就借助矢岛路线开始了SiC先驱体及陶瓷纤维的研制工作.经过近加年的探索已取得了一定进展并注意到矢岛法中影响先驱体产率和分子量的因素很多,其中主要有反应时问,温度和压力等,如表2.表1矢岛法台成路线殛有关性质Tab.1di∞methodandtheprecursmmprola,erl~*PCS指聚碳硅烷;PDMS指聚二甲基硅烷;B为拉伸强度:YM为杨氏模量.表2反应时间,温度和压力对先驱体的影响【圳Tab.2Effectsofreactl~血m.tem

9、pea"alltreandpressure0ntheplⅢ0一l2宇航材料工艺2O00年第2期2.2开环聚合法(ROoel~ng岍Ⅲ∞-