超支化聚碳硅烷的掺硼改性与陶瓷化研究

通过二甲基胺硼烷(DMAB)与烯丙基超支化聚碳硅烷(AHPCS)反应合成含硼聚碳硅烷先驱体,后经170℃热交联及高温裂解制备出碳化硅陶瓷。采用傅立叶红外光谱、热重分析、X射线衍射分析及扫描电子显微镜对上述过程进行研究。结果表明,DMAB中的B—H键可分别与AHPCS中的CC键及Si—H键发生硼氢化反应和脱氢偶合反应,从而促进AHPCS的热交联,并显著提高陶瓷产率。此外,硼的引入还可有效抑制β-SiC在高温下的结晶。     

偶氮二异丁腈引发液态聚碳硅烷的交联研究

在偶氮二异丁腈(2,2′-azobisisobutyronitrile,AIBN)引发下,研究液态超支化聚碳硅烷(byperbranched polycarbosilane,HBPCS)的无氧热交联,考察交联温度、AIBN用量以及时间对交联反应及陶瓷产率的影响.结果表明:较高的温度可促进交联;AIBN用量越多越有利于交联,陶瓷产率先增加而后稳定,其最佳用量为1.0%2.0(质量分数,下同);随着交联时间延长,HBPCS的交联程度和陶瓷产率先增加而后保持不变.对于AIBN用量1.5%的体系,HBPCS经80℃交联6h后,其1 000℃下的陶瓷产率高达75%以上.此外,对最终陶瓷相组成进行表征,发现AIBN的引入能够有效抑制β-SiC的结晶.     

固/液态聚碳硅烷共混制备碳化硅纤维的研究

以超支化液态聚碳硅烷(LPCS)与固态聚碳硅烷(纯PCS)的共混物作先驱体,熔融纺丝;所得原丝再在热空气气氛中氧化交联,在高温氮气气氛中热裂解,得到碳化硅纤维。研究表明,15%(质量分数)LPCS的加入,可使纯PCS先驱体的纺丝温度,从285℃降低到225℃;纺丝性能和纤维表面质量明显提高;还可以提高氧化交联的效率,降低交联温度,从而减少纤维部分融并、粘结的弊端;虽然纤维的室温力学强度有所降低,但抗氧化性能提高,1400℃氧化交联后,力学性能几乎不变;而纯PCS的力学性能却降为原来的50%。     

过氧化苯甲酰在液态聚碳硅烷交联中的应用

聚碳硅烷热解前的交联对于提高其最终陶瓷产率至关重要.研究了过氧化苯甲酰(BPO)引发液态超支化聚碳硅烷(HBPCS)的交联反应对于陶瓷产率的影响.FT-IR和GPC证实,添加为0.5%～2.0%(质量分数,下同)的BPO,即可在80～140℃下引发HBPCS交联;在考察的实验条件下,提高交联温度、延长反应时间或增加BPO用量,均可提高HBPCS交联程度.BPO用量为2.0%时,HBPCS交联样品在1000℃下的陶瓷产率高达65%,比未加BPO的提高25%.     

低氧含量液态超支化聚碳硅烷的合成与陶瓷化研究

以甲醇对氯甲基三氯硅烷(Cl3SiCH2Cl)进行烷氧化反应,然后经过格氏偶联反应和还原反应,制备了低氧含量液态超支化聚碳硅烷(HBPCS)。通过凝胶渗透色谱法(GPC)、核磁共振(NMR)以及元素分析对由此制备的HBPCS进行表征。结果表明,提高烷氧化比例,可以有效抑制溶剂四氢呋喃开环的副反应,降低先驱体氧含量。通过热失重分析(TGA)和X射线衍射(XRD)分别对HBPCS的热性能及相应陶瓷在高温下的结晶行为进行研究。     

液态超支化聚碳硅烷的研究进展

液态超支化聚碳硅烷(HBPCS)因具良好的流动性和可自交联性,适用于制备SiC陶瓷基复合材料而倍受青睐。对它的合成、交联、陶瓷化和应用探索等方面的研究动态进行了综述,并展望了其今后的发展趋势。