先驱体转化法制备Si-B-N-C陶瓷纤维及表征

以聚硼硅氮烷为先驱体, 经熔融纺丝、不熔化处理及氮气中高温热解、烧结得到Si-B-N-C陶瓷纤维. 利用元素分析、FTIR、XRD、高温热重分析等手段对Si-B-N-C纤维的组成、结构以及高温稳定性和抗氧化性等进行了表征. 结果表明, 纤维主要由Si3N4, BN和SiC等相组成, 其室温抗拉强度为2.1 GPa, 弹性模量为230 GPa, 具有很好的非晶稳定性和高温抗氧化性, 惰性气氛中可保持非晶至1700 ℃, 空气中加热至1100 ℃以下时无增重, 在1100-1400 ℃温度范围内增重约3.3％.     

聚硼硅氮烷的合成及其流变性能研究

以二氯甲基硅烷、三氯化硼、六甲基二硅氮烷为起始原料,采用缩聚法合成了一种新型SiBNC陶瓷先驱体-聚硼硅氮烷(PBSZ)。通过调节原料二氯甲基硅烷的用量可获得不同软化点的先驱体。通过改进的毛细管流变仪,首次对熔融纺丝状态时聚硼硅氮烷(PBSZ)的流变特性展开了研究。结果表明：PBSZ熔融纺丝时,剪切速率在10～110s-1时,为切力变稀流体。非牛顿指数为0.83～0.90,粘流活化能约为142KJ/mol,表观粘度440～2460Pa·s,PBSZ对温度变化的敏感性较聚碳硅烷小,可纺温区较宽。PBSZ纺丝性能良好,纤维连续无断头长度﹥1600m,纤维直径﹤20μm。     

聚硼硅氮烷的表征及其流变性能

以二氯甲基硅烷、三氯化硼、六甲基二硅氮烷为起始原料,采用缩聚法合成了新型SiBNC陶瓷前驱体--聚硼硅氮烷(PBSZ),其产率达90%. 通过调节二氯甲基硅烷的用量可获得不同软化点的前驱体. 采用改进的毛细管流变仪,首次对熔融纺丝状态时PBSZ的流变特性进行了研究. 结果表明,PBSZ熔融纺丝时,剪切速率在10～110 s~(-1)范围内时,为切力变稀流体,非牛顿指数为0.83～0.90,表观粘度为440～2 460 Pa·s,粘流活化能约为142 kJ/mol. PBSZ纺丝性能良好,纤维连续无断头长度＞1 600 m,纤维直径＜20 μm.     

先驱体转化法制备高性能Si-B-N陶瓷纤维

以聚硼硅氮烷为先驱体, 经熔融纺丝、不熔化处理以及在氨气气氛中高温裂解制备了Si-B-N陶瓷纤维. 利用元素分析、FTIR、XRD、SEM和波导法等对纤维的组成结构和性能进行了表征. 结果表明: Si-B-N纤维的组成为Si1.13BN2.47, 室温下纤维的抗拉强度为1.8 GPa, 弹性模量为196 GPa; 纤维具有很好的高温稳定性, 在惰性气氛中可以保持非晶状态至1700 ℃, 加热至1850 ℃结晶, 形成Si3N4和BN等相. 同时, 纤维表现出优良的介电性能, 室温下, 在测试频率为2～18 GHz时, 其平均介电常数和介电损耗角正切值分别为3.68和0.0042. 该纤维有望成为新型耐高温透波复合材料的候选增强材料.