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西宁玻璃钢化粪池,碳化硅纤维
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恒德环保科技

时间 : 2022-04-09 10:21 浏览量 : 75

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。


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