亚洲成年人黄色一级片,日本香港三级亚洲三级,黄色成人小视频,国产青草视频,国产一区二区久久精品,91在线免费公开视频,成年轻人网站色直接看

一種硼改性氮化硅纖維的制備方法

文檔序號(hào):8553125閱讀:422來(lái)源:國(guó)知局
一種硼改性氮化硅纖維的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硼改性氮化硅纖維的制備方法,尤其是涉及一種以聚碳硅烷纖維轉(zhuǎn)化制備硼改性氮化硅纖維的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化硅(Si3N4)是結(jié)構(gòu)陶瓷綜合性能最好的材料之一,不僅具有優(yōu)異的機(jī)械性能、很高的熱穩(wěn)定性,而且具有較低的介電常數(shù)。它的分解溫度為1900°C,介電常數(shù)和介電損耗分別為7和4X 10_3?4.5 X 10 _3,其抗燒蝕性能比熔融石英好,能經(jīng)受6?7馬赫飛行條件下的抗熱震,是理想的高溫透波陶瓷纖維候選材料之一。
[0003]有機(jī)先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法是以有機(jī)聚合物(多為有機(jī)金屬聚合物)為原料,利用其可溶、可熔等特性實(shí)現(xiàn)成型后,經(jīng)高溫?zé)岱纸馓幚恚怪畯挠袡C(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)機(jī)陶瓷材料的方法。該有機(jī)聚合物就稱為有機(jī)先驅(qū)體或陶瓷先驅(qū)體(preceramic polymer, precursor) ο有機(jī)先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備連續(xù)陶瓷纖維具有如下顯著特點(diǎn):(1)可制備連續(xù)、直徑較小的纖維(〈20 μπι),纖維的可編織性好,易于編織成為復(fù)雜形狀的預(yù)制件;(2)較低的制備溫度(<1500°C ) ;(3)可對(duì)先驅(qū)體進(jìn)行分子設(shè)計(jì),控制先驅(qū)體的組成,如制備含有異元素的功能性陶瓷纖維等;(4)適合于工業(yè)化生產(chǎn),生產(chǎn)效率高。因此,有機(jī)先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法是制備連續(xù)陶瓷纖維較為理想的方法。目前,有機(jī)先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法已成為制備高性能硅基陶瓷纖維的主要方法之一。
[0004]然而,先驅(qū)體轉(zhuǎn)化熱解形成的Si3N4陶瓷在1400°C左右開(kāi)始結(jié)晶,致使材料變脆,體系中存在的游離碳也會(huì)加速其在1480°C左右的分解反應(yīng)。研宄表明,在纖維中引入少量B元素,可進(jìn)一步提高Si3N4纖維的耐高溫性能,進(jìn)一步調(diào)節(jié)其介電性能。
[0005]硼改性Si3N4纖維是一種新型的耐高溫透波陶瓷纖維?;诓牧系膹?fù)合原理,SiBN陶瓷纖維具有Si3N4陶瓷纖維和BN陶瓷纖維的優(yōu)點(diǎn)(Si 3N4陶瓷纖維具有較高的強(qiáng)度和較好抗氧化性能,但耐高溫性能、介電性能略差;BN陶瓷纖維介電常數(shù)低,高溫穩(wěn)定性好,但其拉伸強(qiáng)度低,高溫抗氧化性能較差)。兼具耐高溫、抗氧化、高性能(良好的介電性能、力學(xué)性能)的SiBN纖維是耐高溫透波纖維的主要方向。SiBN陶瓷纖維不含碳元素和其他會(huì)導(dǎo)致電磁損耗的組分與物相,集透波、耐高溫、抗氧化、介電性能可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)于一身,可取代石英纖維用于耐高溫陶瓷基透波復(fù)合材料,制備出力學(xué)性能優(yōu)異、耐更高溫度、燒蝕率更低、電性能更穩(wěn)定的透波復(fù)合材料,在航空、航天等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0006]國(guó)際上一般采用有機(jī)先驅(qū)體轉(zhuǎn)化制備SiBN陶瓷纖維。有機(jī)先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備SiBN陶瓷纖維一般可分為以下四步工序:(I)先驅(qū)體合成,即合成以目標(biāo)陶瓷元素,如S1、B、N、C、H等為主要組分的聚合物一聚硼硅氮烷(PBSZ)先驅(qū)體;(2)紡絲,即將PBSZ通過(guò)熔融紡絲的方法制備PBSZ原纖維;(3)交聯(lián),將熱塑性的PBSZ原纖維通過(guò)適當(dāng)方法轉(zhuǎn)化為熱固性的PBSZ交聯(lián)纖維,即PBSZ不熔化纖維;(4)高溫?zé)桑锤邷叵率筆BSZ不熔化纖維無(wú)機(jī)化成SiBN陶瓷纖維。
[0007]聚硼硅氮烷是SiBN纖維的關(guān)鍵原料,其合成產(chǎn)率低,分子結(jié)構(gòu)控制難度大(參見(jiàn):孔杰,張國(guó)彬,劉勤.聚硼硅氮烷陶瓷前驅(qū)體分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合成.《化學(xué)進(jìn)展》,2007,19(11):1791-1799 ;唐云,王軍,李效東,等.SiBNC體系中陶瓷先驅(qū)體的研宄進(jìn)展.《高分子材料科學(xué)與工程》,2008, 24 (4): 23-27)。此外,原料單體、PBSZ先驅(qū)體中對(duì)水、空氣極其敏感,氧含量控制難度極大,對(duì)設(shè)備條件要求很高,工藝控制十分困難。
[0008]日本原子能研宄所的Okamura等采用聚碳娃燒(PCS)纖維轉(zhuǎn)化法研制了 S1-N纖維。分別將PCS纖維分別進(jìn)行輻射交聯(lián)和空氣不熔化后,再在低溫下通過(guò)NH3氮化脫除碳元素,同時(shí)引入氮元素,高溫?zé)珊蟊惬@得Si3N4和SiNO纖維(參見(jiàn):K.0kamura, Μ.Sato, Y.Hasegawa.Silicon nitride fibers and silicon oxynitride fibers obtainedby the nitridat1n of polycarbosilane.J.Ceram.Soc.Jpnj 1987,95 (13):55-61 ;S.Kamimuraj T.Seguchij K.0kamura.Development of silicon nitride fiber fromS1-containing polymer by radiat1n curing and its applicat1n.Rad.Phys.Chem.,1999,54(6):575-581)。
[0009]主要不足為,通過(guò)PCS纖維轉(zhuǎn)化制備的Si3N4纖維耐高溫性能較低、介電性能較差,難于滿足應(yīng)用需求。在纖維中引入異質(zhì)元素,抑制微晶在高溫下的增長(zhǎng),是提高纖維耐高溫性能的主要措施之一。研宄表明,在S1-N纖維中引入B元素,不僅可以有效提高其耐高溫性能,還可以有效調(diào)節(jié)其介電性能。
[0010]目前,B元素的引入方式主要有2種:在PCS中引入B元素、在交聯(lián)過(guò)程中引入B元素。在PCS中引入B元素后,B元素含量一般較低,且對(duì)先驅(qū)體的可紡性造成不利影響。在交聯(lián)過(guò)程中引入B元素時(shí),由于涉及脫除HC1、甲基等過(guò)程,對(duì)原纖維的結(jié)構(gòu)造成較大損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,本發(fā)明的目的是提供一種硼改性氮化硅纖維的制備方法。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案是,首先采用PCS不熔化纖維轉(zhuǎn)化制備高活性S1-N纖維,然后利用高活性S1-N纖維中富余的N-H與氟硼酸鹽化合物熱解產(chǎn)生的B-F化合物之間的脫HF反應(yīng),實(shí)現(xiàn)B元素的化學(xué)引入,再在氨氣中氮化,制備硼改性氮化硅纖維。
[0013]具體地,
[0014]一種硼改性氮化硅纖維的制備方法,包括以下步驟:
[0015](I)高活性S1-N纖維的制備
[0016]a.將聚碳硅烷不熔化纖維置于脫碳-氮化系統(tǒng)中,抽真空,再用氮?dú)饣驓鍤庵脫Q系統(tǒng)內(nèi)氣體至常壓,重復(fù)至少三次;
[0017]b.向脫碳-氮化系統(tǒng)內(nèi)通入高純氨氣,通入高純氨氣的同時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部升溫,其中升溫過(guò)程為:2小時(shí)升溫至500°C,0.5?0.950C /min升溫至700°C后,保溫0.5h, 100°C /h升溫至800?1200°C,保溫I?2h ;
[0018]c.向脫碳-氮化系統(tǒng)內(nèi)通氮?dú)?氬氣冷卻至室溫,得到高活性S1-N纖維;
[0019](2)高活性S1-N纖維的硼化
[0020]在氮?dú)饣驓鍤鈿夥罩?,將高活性S1-N纖維和氟硼酸鹽化合物置于脫碳-氮化系統(tǒng)中,程序升溫至300?500 °C,反應(yīng)時(shí)間12?36h,通氮?dú)?氬氣冷卻至室溫;
[0021](3)硼化纖維的氮化
[0022]向脫碳-氮化系統(tǒng)通入高純氨氣,通入高純氨氣的同時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部升溫,6h升溫至1300?1400°C,保溫I?2h,通氮?dú)?氬氣冷卻至室溫,即成。
[0023]進(jìn)一步地,本發(fā)明在步驟(2)中所述氟硼酸鹽化合物為氟硼酸鈉、氟硼酸鉀和氟硼酸鋰中的一種。
[0024]進(jìn)一步地,本發(fā)明所述高純氨氣的純度彡99.9999%。
[0025]進(jìn)一步地,本發(fā)明所述氟硼酸鹽化合物的純度彡99.99%。
[0026]進(jìn)一步地,本發(fā)明所述氮?dú)饣驓鍤獾募兌柔?9.999%。
[0027]本發(fā)明的有益技術(shù)效果:
[0028]1、本發(fā)明首先采用PCS不熔化纖維轉(zhuǎn)化制備高活性的S1-N纖維,再經(jīng)硼化、氮化反應(yīng),制備SiBN纖維。PCS先驅(qū)體室溫下較穩(wěn)定,常溫下對(duì)空氣、水不敏感,無(wú)需無(wú)水無(wú)氧操作,操作簡(jiǎn)單;PCS先驅(qū)體合成技術(shù)完善,國(guó)內(nèi)已建立多臺(tái)套年產(chǎn)5噸以上的PCS先驅(qū)體合成系統(tǒng);PCS先驅(qū)體熔融紡絲、交聯(lián)技術(shù)比較成熟。因此,無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的PCS先驅(qū)體合成、熔融紡絲、交聯(lián)工藝做出調(diào)整,僅需調(diào)整脫碳-氮化工藝,即可獲得高活性S1-N纖維;
[0029]2、通過(guò)硼源化合物與高活性S1-N纖維的硼化反應(yīng)及后續(xù)的氮化反應(yīng),實(shí)現(xiàn)B元素的可控引入。B元素的引入,一方面可以提高纖維的穩(wěn)定性、耐高溫性能、介電性能,另一方面,彌補(bǔ)了 S1-N纖維的微孔,有利于提高纖維的力學(xué)性
當(dāng)前第1頁(yè)1 2 
網(wǎng)友詢問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1