西宁玻璃钢化粪池,碳化硅纤维

碳化硅纤维，具有耐高温氧化、耐化学腐蚀、高强度和高模量，以及吸收电磁波、耐中子和Y射线辐射、防热、半导体等优异功能，并且容易与金属、树脂、陶瓷等进行复合。近年来，世界各国开展碳化硅纤维和复合材料的研究，取得了较显著的成果。碳化硅纤维在形态上，有晶须、异芯纤维和先驱体纤维三种。这里就近年来发展较为迅速、用途较为广泛的先驱体法碳化硅纤维，作一简略的介绍。

一、聚碳硅烷

聚碳硅烷（PCS）是碳化硅（SiC）纤维的先驱体。聚碳硅烷经熔融纺丝、不熔化处理，以及1200°℃以上的高温热解，即得到高性能的β-SiC纤维。60年代弗里茨最早使用四甲基硅烷，经770°℃高温热解，制成聚碳硅烷。70年代中期，日本矢岛圣使在碳纤维制造技术的启发下，将PCS直接用于制造SiC纤维、粉末冶金及成型烧结体等多项技术中，获得了极大的成功。矢岛报导的PCS合成方法，是首先采用工业上容易得到的二甲基二氯硅烷与金属钠，在二甲苯溶剂中脱氯缩聚，得到聚二甲基硅烷（PDMS）；然后将制得的PDMS经过高温裂解，转变成碳化硅纤维的原料PCS。

根执所用原料和设备的不同，可有二种不同的合成方法：

（1）PDMS在高压釜中，在470°℃下热裂解；

（2）FDMS中加A1~5%的Me2Si基团，被Th2Si基团代替后，在高压釜中在470°℃下热裂解；

（3）PDMS中加入1~5%聚硼硅氧烷（派松）后，常压下在350~380°℃热裂解。PDMS的热裂解反应机理为：PDMS在高温下首先被断裂成自由基，这些自由基可以通过自由基的转移，或者双基歧化的机理，转变成PCS，通过自由基的重排，从而得到了分子量较低的PCS。这些低分子量的PCS，在高温下会发生Si—H和Si—CH：的键断裂，生成自由基，这些自由基的结合，从而生成支化了的大分子量的PCS。当在PDMS中加入1～5%的聚硼硅氧烷（派松）作催化剂，进行热裂反应时，PDMS裂解生成的低分子自由基可被派松截留，在常压下即可合成PCS。矢岛合成PCS方法的特点，是使用了高温裂解技术，所得的PCS分子结构是一种高度支化的，分子量较低（M=800~1800）的聚台物，纺丝性能好，经1200℃以上的高温热解，可得到的SiC残留率超过80%以上，是一种制造SiC纤维的理想原料。用热解技术得到的低分子量PCS，其分子中含有活泼的Si一H键，可以与Ti、Zr、V等元素的有机物反应，生成分子量较大的、含有这些高熔点金属元素的有机高聚物。例如，分子量较低的PCS，若与四烷氧基钛Ti（OR）。在200~220℃下反应，可得到聚钛碳硅烷（PTCS）。从PTCS经过熔融纺丝，1200℃以上的高温热解，可得到含Ti的SiC纤维，其耐高温氧化

性能优越于SiC纤维，使用温度可达到1-300℃以上。日本碳公司的SiC纤维进入国际市场以后，引起了各国的极大关注。美国和法国也先后报道了PCS的合成研究，其中一个直接合成PCS的新方法是：将含氯的有机硅单体，在适当的溶剂（THF或二甲苯）中与金属钾或钠作用，以合成各种结构的PCS。聚碳硅烷作为SiC陶瓷材料的先驱体，其分子支化是十分必要的。因为线性PCS经过高温热解后，得不到SiC陶瓷，只有随着支化程度的增加，SiC的收率才增高。在直接合成PCS时，为了控制分子的支化程度，原料的平均官能度要控制在2.0以上。如果原料的平均官能度过高，测得到的PCS将成为体形结构，是一种不熔不溶物质，无法进行成型加工。