聚碳硅烷先驅絲的負壓氧化特性研究.pdf

1、本論文以降低碳化硅（SiC）纖維中的氧含量為目的，采用負壓熱氧化法對聚碳硅烷（PCS）先驅絲進行預氧化處理，然后利用熱交聯技術對負壓預氧化的先驅絲進行熱交聯處理，最后在惰性氣氛中對負壓氧化不熔化處理的PCS先驅絲進行了熱解，制備出了 SiC陶瓷纖維。
　　采用氧化增重、凝膠含量測試、FT-IR、TG-DSC等手段系統地研究了負壓預氧化處理過程中氣氛壓力、處理溫度和保溫時間對PCS先驅絲負壓氧化增重率、凝膠含量、硅氫反應程度、化學結

2、構、熱解陶瓷產率等特性的影響。結果表明：隨著氣氛壓力的增大、處理溫度的升高或保溫時間的延長，先驅絲負壓氧化增重率、凝膠含量、硅氫反應程度、熱解陶瓷產率都呈現增大的趨勢。在處理溫度為195℃，保溫時間為8hr時，隨著氣氛壓力在-0.06~0MPa范圍內增大，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，1020cm-1處的Si—C—Si吸收峰出現增強并加寬；纖維的陶瓷產率從84.59%提高到86.53%。當氣氛壓力一定時，隨著處理溫度的升高和保溫時間的延長，PCS先驅絲的氧化增重率、凝膠含量、硅氫反應程度、化學結構、纖維陶瓷產率都呈現以上類似的變化規(guī)律。
　　將負壓預氧化的PCS先驅絲進行熱交聯處理，利用FT-IR、凝膠含量測試、形貌觀察等手段表征了負壓預氧化先驅絲的

4、熱交聯效果。結果表明：氧化增重率高于6.11%時，預氧化先驅絲能夠順利通過熱交聯處理，可得到纖維狀PCS熱交聯絲。增重率高于6.11%的先驅絲經熱交聯處理后，凝膠含量均可達到87%以上；預氧化先驅絲經熱交聯處理后，2100cm-1處的Si—H峰減弱，1020cm-1處的Si—C—Si吸收峰增強并加寬，熱交聯消耗了Si—H、Si—OH和Si—CH3，生成了Si—C—Si和Si—O—Si結構，Si—C—Si和Si—O—Si結構使得熱交聯絲具

5、有較高的凝膠含量。
　　利用 SEM、XRD、氧元素分析、力學性能測試等分析方法對預氧化絲（氧化增重高于6.11%的先驅絲）直接燒成的SiC纖維的微觀形貌、晶型結構、氧元素含量和抗拉強度進行了系統的表征。結果表明：經惰性氣氛中高溫熱解處理后，纖維形狀保持完好，表面和斷面都較為光滑、致密，未出現明顯的孔洞及缺陷；XRD分析表明，熱解制得的SiC纖維主要由β-SiC晶粒組成；預氧化先驅絲直接燒成的SiC纖維的氧含量都在17wt%以下，