SiC(Al)陶瓷纤维先驱体聚铝碳硅烷的合成与表征.pdf

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1、第2O卷第2期高分子材料科学与工程VO1.2ONO.22OO4年3月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENINEERINMar.2OO4=============================================================SiC(AD陶瓷纤维先驱体聚铝碳硅烷的合成与表征余煜玺1李效东1陈国明12曹峰1冯春祥1(1.国防科技大学陶瓷纤维及其复合材料重点实验室湖南长沙41OO73;2.湖南城市学院益阳413OOOD摘要:利用聚二甲基硅烷(PDMSD热解聚合的液相产物聚硅碳硅

2、烷(PSCSD与乙酰丙酮铝(A1(AOAOD3D反应制备了SiC(A1D陶瓷纤维的先驱体聚铝碳硅烷(PACSDG选用PSCS为原料消除了A1(AOAOD在合3成反应过程中出现的升华现象G合成的PACS化学式为:SiC数均分子量M研2.O~7.6OO.13A1O.O18n=2265G究反应过程发现PSCS发生裂解重排反应Si-~键在反应中显示出巨大的活性反应时伴随有乙酰丙酮气相副产物产生G反应机理研究表明PACS分子量的增加是PSCS形成的Si-~键与A1(AOAOD的3配位基发生交联反应形成Si-A1键的结果G关键词:先驱

3、体;聚铝碳硅烷;合成;表征中图分类号:TO343+.41文献标识码:A文章编号:1OOO7555(2OO4DO2OO85O4自Yajima教授1975年开创聚合物先驱体1实验部分转化法制备SiC陶瓷纤维以来先驱体的研究1.1PSCS的合成就成为近三十年来研究的热点[1~3]将不溶~不熔的白色粉末状PDMS(江西星G众多先驱体中含Si聚合物显示出强大的生命力[2~4]火化工厂产D置于装有冷凝管和温度计的三口G其中典型的是:NiOa1On纤维的先驱体聚碳硅烷烧瓶中用高纯氮气置换空气后加热进行热分[15~8]解G分解初期体系中出

4、现大量白烟在36O~(PCSDTyrannOLOXM纤维的先驱体聚钛碳硅烷[91O]TyrannOZM纤维的先驱体聚锆4OO大量产物被冷凝为液体收集液体即为碳硅烷[11~13]G最近日本IshikaWa等研制了惰PSCSG性气氛下能耐22OO高温的含铝碳化硅纤维1.2PACS的合成[1415]将质量分数为4%的A1(AOAODTyrannOSAG聚铝碳硅烷(PACSD是这种3(A1driOh纤维的先驱体由PCS与乙酰丙酮铝(A1(A99%D置于三口烧瓶底部然后将PSCS覆盖OAOD3D反应制备GTyrannOSA是当今世界

5、耐高A1(AOAOD3以防A1(AOAOD3升华而使反应不温性能最好的SiC纤维先驱体PACS的研究均匀G然后用高纯氮气置换空气后在高纯氮倍受关注G采用PCS与A1(AOAOD反应制备气保护下缓慢升温至42O保温反应G反应结3PACS时A1(AOAOD3会大量升华造成反应不束后冷却至室温经溶解~过滤及减压蒸馏等处均匀反应物利用率低并且给PACS的后续理便得到淡黄色树脂状PACSG处理带来诸多不便G为了解决上述问题本工作1.3分析与表征方法采用不同于IshikaWa的合成方法利用聚硅碳1.3.1元素分析:采用化学分析法分析P

6、ACS硅烷(PSCSD与A1(AOAOD在自制常压高温反的碳~硅~铝~氧元素组成G3应装置中制备了含铝SiC纤维的先驱体1.3.2傅立叶红外光谱(FTIRD分析:采用PACS并对先驱体PACS进行了表征以及对NiOO1et36O型红外光谱议进行测定G固体样品合成反应机理进行了分析G采用光谱纯的Kbr压片法制样液体样品采用收稿日期:2OO3O527;修订日期:2OO4O212基金项目:国家自然科学基金资助项目(59972O42D作者简介:余煜玺(1974-D男博士.86高分子材料科学与工程2004年-1准物为聚苯乙烯或PCS

7、OKBr样品台制样法扫描波数范围:4000cm-1-1~400cm扫描速率:3cm/sOFT-IR光谱可以定性地分析先驱体的化学结构也可以按2结果与讨论照Lambert-Beer定律进行半定量的分析O对于PACS的元素分析结果见Tab.1分析表明PACS中含Si:44.95%;C:38.6%;Al:同一FT-IR谱图两个吸收峰的吸光度之比可表示为:0.78%;0:3.40%;~:12.27%PACS化学式为SiC均为质量分数)C与2.0~7.600.13Al0.018(Ai/Al=(ki/kl)(Ci/Cl)当固定一内标峰

8、后即可算出任一吸收峰所对Si的原子比为2=1Al已成功地引入先驱体[16]应结构的浓度变化O本实验采用波数在1250PACS并且先驱体PACS富CONarisawa等对PCS研究发现PCS结构中的氧可以在PCS-1的Si-C~键吸收峰作为内标利用波数cm3合成时引入同样PACS中的氧也可在合成中在210