聚碳硅烷先驅(qū)絲的負(fù)壓氧化特性研究.pdf

1、本論文以降低碳化硅（SiC）纖維中的氧含量為目的，采用負(fù)壓熱氧化法對(duì)聚碳硅烷（PCS）先驅(qū)絲進(jìn)行預(yù)氧化處理，然后利用熱交聯(lián)技術(shù)對(duì)負(fù)壓預(yù)氧化的先驅(qū)絲進(jìn)行熱交聯(lián)處理，最后在惰性氣氛中對(duì)負(fù)壓氧化不熔化處理的PCS先驅(qū)絲進(jìn)行了熱解，制備出了 SiC陶瓷纖維。
　　采用氧化增重、凝膠含量測(cè)試、FT-IR、TG-DSC等手段系統(tǒng)地研究了負(fù)壓預(yù)氧化處理過程中氣氛壓力、處理溫度和保溫時(shí)間對(duì)PCS先驅(qū)絲負(fù)壓氧化增重率、凝膠含量、硅氫反應(yīng)程度、化學(xué)結(jié)

2、構(gòu)、熱解陶瓷產(chǎn)率等特性的影響。結(jié)果表明：隨著氣氛壓力的增大、處理溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，先驅(qū)絲負(fù)壓氧化增重率、凝膠含量、硅氫反應(yīng)程度、熱解陶瓷產(chǎn)率都呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。在處理溫度為195℃，保溫時(shí)間為8hr時(shí)，隨著氣氛壓力在-0.06~0MPa范圍內(nèi)增大，氧化增重率從5.40％增大到12.55%；凝膠含量從6.93%增大到89.22%；硅氫反應(yīng)程度從34.27%增大到72.53%；2100cm-1處的Si—H吸收峰逐漸減弱，3650cm

3、-1處的Si—OH和1730cm-1處的C=O吸收峰逐漸增強(qiáng)，1020cm-1處的Si—C—Si吸收峰出現(xiàn)增強(qiáng)并加寬；纖維的陶瓷產(chǎn)率從84.59%提高到86.53%。當(dāng)氣氛壓力一定時(shí)，隨著處理溫度的升高和保溫時(shí)間的延長(zhǎng)，PCS先驅(qū)絲的氧化增重率、凝膠含量、硅氫反應(yīng)程度、化學(xué)結(jié)構(gòu)、纖維陶瓷產(chǎn)率都呈現(xiàn)以上類似的變化規(guī)律。
　　將負(fù)壓預(yù)氧化的PCS先驅(qū)絲進(jìn)行熱交聯(lián)處理，利用FT-IR、凝膠含量測(cè)試、形貌觀察等手段表征了負(fù)壓預(yù)氧化先驅(qū)絲的

4、熱交聯(lián)效果。結(jié)果表明：氧化增重率高于6.11%時(shí)，預(yù)氧化先驅(qū)絲能夠順利通過熱交聯(lián)處理，可得到纖維狀PCS熱交聯(lián)絲。增重率高于6.11%的先驅(qū)絲經(jīng)熱交聯(lián)處理后，凝膠含量均可達(dá)到87%以上；預(yù)氧化先驅(qū)絲經(jīng)熱交聯(lián)處理后，2100cm-1處的Si—H峰減弱，1020cm-1處的Si—C—Si吸收峰增強(qiáng)并加寬，熱交聯(lián)消耗了Si—H、Si—OH和Si—CH3，生成了Si—C—Si和Si—O—Si結(jié)構(gòu)，Si—C—Si和Si—O—Si結(jié)構(gòu)使得熱交聯(lián)絲具

5、有較高的凝膠含量。
　　利用 SEM、XRD、氧元素分析、力學(xué)性能測(cè)試等分析方法對(duì)預(yù)氧化絲（氧化增重高于6.11%的先驅(qū)絲）直接燒成的SiC纖維的微觀形貌、晶型結(jié)構(gòu)、氧元素含量和抗拉強(qiáng)度進(jìn)行了系統(tǒng)的表征。結(jié)果表明：經(jīng)惰性氣氛中高溫?zé)峤馓幚砗?，纖維形狀保持完好，表面和斷面都較為光滑、致密，未出現(xiàn)明顯的孔洞及缺陷；XRD分析表明，熱解制得的SiC纖維主要由β-SiC晶粒組成；預(yù)氧化先驅(qū)絲直接燒成的SiC纖維的氧含量都在17wt%以下，