The invention discloses a method for preparing low oxygen content silicon carbide fiber with heat curable polysilane. The method uses polysilane and vinyl silane to synthesize vinyl polysilane with thermal curing properties by addition of silane, and then dry spinning the polysilane fibrous precursor with heat curing properties, then heat treatment of the precursor fiber to realize the cross linking and curing of the fiber. Finally, high temperature pyrolysis is obtained. To silicon carbide fibers. The preparation method is simple and the cost is low. The diameter of the made silicon carbide fiber is 5um to 20um, the oxygen content is less than 1wt%, and the retention rate of tensile tensile strength is above 50% after treating 1H at 1600 C in inert atmosphere.
【技术实现步骤摘要】
以可热固化聚碳硅烷制备低氧含量碳化硅纤维的制备方法
本专利技术属于陶瓷纤维
,具体涉及一种以可热固化聚碳硅烷制备低氧含量碳化硅纤维的制备方法。
技术介绍
碳化硅(SiC)纤维具有优良的耐高温和耐腐性的性能,是陶瓷基复合材料中的重要组成部分。在碳化硅纤维的众多制备方法中,日本Yajima教授开创的前驱体热解转化法是唯一实现商业化的制备方法。主要包括:前驱体合成、纺丝、不熔化处理和高温热解四个过程。例如,典型的Nicalon纤维,是以聚碳硅烷(PCS)为前驱体,经过熔融纺丝、空气不熔化和热解过程制备。但是,研究表明:在空气不熔化过程中,大量的氧引入纤维中,所得SiC纤维中氧含量达13%wt,以SiOxCy相存在。在1200℃以上,SiOxCy发生剧烈的分解反应,如下式所示。SiOxCy→SiC(s)+CO(g)+SiO(g)以上分解反应导致纤维结构损伤,甚至完全瓦解。例如,在氩气中,Nicalon纤维经1600℃处理1小时后,拉伸强度由3.0Gpa降到0.5Gpa以下。NipponCarbon采用电子束辐照的交联方法,实现了聚碳硅烷的不熔化处理,避免了氧元素的引入,对应SiC纤维产品为Hi-Nicalon纤维,氧含量0.5%wt,在氩气中1600℃处理1小时后,纤维的拉伸强度由2.8Gpa降为2.5Gpa,可见Hi-Nicalon纤维高温稳定性远优于Nicalon纤维(BunsellAR,PiantA.Areviewofthedevelopmentofthreegenerationsofsmalldiametersiliconcarbidefibres[ ...
【技术保护点】
1.以可热固化聚碳硅烷制备低氧含量碳化硅纤维的制备方法,其特征是:包括如下步骤:(1)以聚碳硅烷为前驱体,将该前驱体与含有乙烯基的硅烷反应,制得结构中包含‑C=C‑和Si‑H活性基团,并且可溶解于有机溶剂的含乙烯基的聚碳硅烷;(2)将含乙烯基的聚碳硅烷经干法纺丝得到纤维原丝;(3)在惰性气氛中对纤维原丝进行热处理,实现纤维的交联固化;(4)交联固化的纤维经高温热解,得到碳化硅纤维。
【技术特征摘要】
1.以可热固化聚碳硅烷制备低氧含量碳化硅纤维的制备方法,其特征是:包括如下步骤:(1)以聚碳硅烷为前驱体,将该前驱体与含有乙烯基的硅烷反应,制得结构中包含-C=C-和Si-H活性基团,并且可溶解于有机溶剂的含乙烯基的聚碳硅烷;(2)将含乙烯基的聚碳硅烷经干法纺丝得到纤维原丝;(3)在惰性气氛中对纤维原丝进行热处理,实现纤维的交联固化;(4)交联固化的纤维经高温热解,得到碳化硅纤维。2.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备低氧含量碳化硅纤维的制备方法,其特征是:所述的聚碳硅烷是由聚二甲基硅烷裂解重排合成,其软化点为210~230℃,数均分子量为1650~1900。3.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备低氧含量碳化硅纤维的制备方法,其特征是:所述的含有乙烯基的硅烷包括二甲基二乙烯基硅烷、甲基三乙烯基硅烷。4.如权利要求1所述的以可热固化聚碳硅烷制备低氧含量碳化硅纤维的制备方法,其特征是:所述步骤(1)中,具体过程如下:将该前驱体与含有乙烯基的硅烷置于反应容器中,加入第一有机溶剂均匀混溶,再加入Si-H加成反应催化剂,抽真空置换高纯氩气后,在高纯氩气保护下,在常压或高压条件下加热进行Si-H加成反应,冷却至室温后除去第一有机溶剂及未反应的硅烷化合物,得到含乙烯基的聚碳硅烷。5.如权利要求4所述的以可热固化聚碳硅烷制备低氧含量碳化硅纤维的制备方法,其特征是:所述的第一有机溶剂包括二甲苯、甲苯、丙酮等;作为优选,所述的第一有机溶剂与前驱体的体积质量比为10ml/g~30ml/g;作为优选,所述前驱体与含有乙烯基的硅烷的质量比为1:(0.2~0.5);所述的Si-H加成反应催化剂包括氯铂酸;作为优选,所述Si-H加成反应催化剂与前驱体的体积质量比为50ppm~200ppm,更优选为100ppm~150ppm;作为优选,在常压下反应时,在高纯氩气保护下加热到90~100℃,并保温反应8h~20h后停止反应,冷却至室温后将产物溶液置于旋转蒸发器中,60~100℃减压蒸馏出溶剂及未反应硅烷化合物,得到含乙烯基的聚碳硅烷;作为...
【专利技术属性】
技术研发人员:顾喜双,何流,黄庆,袁钦,
申请(专利权)人:中国科学院宁波材料技术与工程研究所,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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