聚铝碳硅烷纤维在臭氧气氛中的交联动力学及中空SiC纤维形成机理
发布时间：2021-10-23 01:32
碳化硅纤维因其优异的耐高温、抗氧化、耐腐蚀、高模量、高拉伸强度、高导热系数和低的热膨胀系数等特性而被普遍应用于航天发动机、核能燃料包壳材料、汽车工业等高温和苛刻的环境。而中空碳化硅纤维与碳化硅纤维相比,有着特殊的空腔结构,质轻且比表面积更大,具有吸附、过滤、吸波等特性,在热绝缘、腐蚀性流体过滤、高温气体分离、微型反应器、催化剂载体、固体氧化物燃料电池和电磁屏蔽等应用中具有很好的优势及应用前景。但目前的中空纤维的制备方法仍然存在一些缺点:（1）整个制备过程工艺复杂;（2）成本高,难以工业化生产;（3）交联固化过程温度高,周期长;（4）纳米级的中空纤维形状不规整;（5）陶瓷浆料的配制需各种添加剂;（6）使用溶剂溶解才能制得中空纤维等。本文采用先驱体转化法来制备中空SiC纤维。不同于传统的空气不熔化交联工艺,我们采用臭氧气体对聚铝碳硅烷（PACS）纤维进行不熔化交联处理,然后通过高温热解即得到了无机的中空SiC纤维。此种方法简单快速、不使用有机溶剂且纤维的形状规整。采用红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微（SEM）、凝胶渗透色谱（GPC）、热失重分析仪（TGA）、比表面积和孔隙率分析仪等多...
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiC晶体基本组成示意图
图 1.3 先驱体法制备 SiC 纤维的工艺发展流程2 PCS 纤维的不熔化不熔化是指将先驱体转化法熔融纺丝制备的原纤维进行交联，使易熔、易碎的线性原纤维形成三维网状结构的分子，提高其分子量，在高温烧结时熔融并丝，从而提高碳硅烷的陶瓷产率[62]。传统的空气不熔化法[63-65]是将一定量的原纤维在空气中加热至目标温度在 O2的作用下实现交联；γ 射线/电子束辐照交联的方法[66-68]，由于不通实现交联，所以可以制备出低氧含量的碳化硅纤维；还有如化学气相交联 NO2+BCl3[69]、环己烯蒸气[70, 71]和碘蒸气交联[72, 73]等，都是通过其他气体氧气，减少纤维的含氧量，来实现纤维的不熔化，但这些新的方法有的使纤维的成本增加，有的不太环保，有的对设备有特殊的要求，均不利于实
引入的氧含量较高，SiC 纤维在烧结后形成的大量的 Si─C─O 无定型结构，导致纤维的力学性能下降。交联原理如下：从自由基反应的角度分析，PCS 分子和氧气反应的基本过程如下图1.4 所示，Si─H 键断裂后和氧气反应，中间形成 Si─OH 基团，2 个 Si─OH 脱水形成Si─O─Si 的交联结构，或者 Si─OH 和 Si─H 反应形成 Si─O─Si 的交联结构并逸出氢气[65, 74]。图 1.4 聚碳硅烷空气不熔化机理
【参考文献】：
期刊论文
[1]蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备研究[J]. 梁海龙,吴彦霞,赵春林,陈鑫,唐婕. 陶瓷学报. 2017(05)
[2]连续SiC纤维和SiCf/SiC复合材料的研究进展[J]. 袁钦,宋永才. 无机材料学报. 2016(11)
[3]用于汽车尾气净化的SiC蜂窝陶瓷[J]. 李贵佳,刘小鱼. 中国陶瓷. 2014(08)
[4]碳化硅陶瓷的应用现状[J]. 柴威,邓乾发,王羽寅,李振,袁巨龙. 轻工机械. 2012(04)
[5]异形截面SiC陶瓷纤维的制备工艺与性能研究进展[J]. 黎阳,高家诚. 功能材料. 2012(03)
[6]γ射线辐照不熔化法制备碳化硅纤维及其性能[J]. 黎阳,许云书. 硅酸盐学报. 2011(11)
[7]几种异形碳化硅纤维制备及其吸波性能[J]. 王应德,刘旭光,姜勇刚,蓝新艳,王磊. 功能材料信息. 2011(02)
[8]圆环形截面碳化硅纤维管的辐射化学法合成[J]. 黎阳,许云书. 辐射研究与辐射工艺学报. 2010(01)
[9]碳化硅陶瓷的性能与应用[J]. 李缨,黄凤萍,梁振海. 陶瓷. 2007(05)
[10]聚碳硅烷纤维的不熔化工艺研究[J]. 程祥珍,宋永才,谢征芳,肖加余,王应德. 硅酸盐学报. 2004(11)
博士论文
[1]碳纳米管增强碳化硅纤维和复合材料的基础研究[D]. 王海哲.国防科学技术大学 2012
[2]先驱体法制备SiC陶瓷多孔吸附纤维的研究[D]. 赫荣安.国防科学技术大学 2008
[3]含铝碳化硅纤维的连续化制备与研究[D]. 余煜玺.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]碳化硅中空纤维膜的制备[D]. 刘望生.武汉工程大学 2017
[2]多孔碳化硅蜂窝陶瓷的制备研究[D]. 朱林.浙江大学 2013
[3]碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究[D]. 刘明刚.西安科技大学 2009
[4]低预氧化聚碳硅烷纤维热交联技术的研究[D]. 朱冰.国防科学技术大学 2002
本文编号：3452211
【文章来源】：上海大学上海市 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SiC晶体基本组成示意图
图 1.3 先驱体法制备 SiC 纤维的工艺发展流程2 PCS 纤维的不熔化不熔化是指将先驱体转化法熔融纺丝制备的原纤维进行交联，使易熔、易碎的线性原纤维形成三维网状结构的分子，提高其分子量，在高温烧结时熔融并丝，从而提高碳硅烷的陶瓷产率[62]。传统的空气不熔化法[63-65]是将一定量的原纤维在空气中加热至目标温度在 O2的作用下实现交联；γ 射线/电子束辐照交联的方法[66-68]，由于不通实现交联，所以可以制备出低氧含量的碳化硅纤维；还有如化学气相交联 NO2+BCl3[69]、环己烯蒸气[70, 71]和碘蒸气交联[72, 73]等，都是通过其他气体氧气，减少纤维的含氧量，来实现纤维的不熔化，但这些新的方法有的使纤维的成本增加，有的不太环保，有的对设备有特殊的要求，均不利于实
引入的氧含量较高，SiC 纤维在烧结后形成的大量的 Si─C─O 无定型结构，导致纤维的力学性能下降。交联原理如下：从自由基反应的角度分析，PCS 分子和氧气反应的基本过程如下图1.4 所示，Si─H 键断裂后和氧气反应，中间形成 Si─OH 基团，2 个 Si─OH 脱水形成Si─O─Si 的交联结构，或者 Si─OH 和 Si─H 反应形成 Si─O─Si 的交联结构并逸出氢气[65, 74]。图 1.4 聚碳硅烷空气不熔化机理
【参考文献】：
期刊论文
[1]蜂窝状碳化硅陶瓷载体的制备研究[J]. 梁海龙,吴彦霞,赵春林,陈鑫,唐婕. 陶瓷学报. 2017(05)
[2]连续SiC纤维和SiCf/SiC复合材料的研究进展[J]. 袁钦,宋永才. 无机材料学报. 2016(11)
[3]用于汽车尾气净化的SiC蜂窝陶瓷[J]. 李贵佳,刘小鱼. 中国陶瓷. 2014(08)
[4]碳化硅陶瓷的应用现状[J]. 柴威,邓乾发,王羽寅,李振,袁巨龙. 轻工机械. 2012(04)
[5]异形截面SiC陶瓷纤维的制备工艺与性能研究进展[J]. 黎阳,高家诚. 功能材料. 2012(03)
[6]γ射线辐照不熔化法制备碳化硅纤维及其性能[J]. 黎阳,许云书. 硅酸盐学报. 2011(11)
[7]几种异形碳化硅纤维制备及其吸波性能[J]. 王应德,刘旭光,姜勇刚,蓝新艳,王磊. 功能材料信息. 2011(02)
[8]圆环形截面碳化硅纤维管的辐射化学法合成[J]. 黎阳,许云书. 辐射研究与辐射工艺学报. 2010(01)
[9]碳化硅陶瓷的性能与应用[J]. 李缨,黄凤萍,梁振海. 陶瓷. 2007(05)
[10]聚碳硅烷纤维的不熔化工艺研究[J]. 程祥珍,宋永才,谢征芳,肖加余,王应德. 硅酸盐学报. 2004(11)
博士论文
[1]碳纳米管增强碳化硅纤维和复合材料的基础研究[D]. 王海哲.国防科学技术大学 2012
[2]先驱体法制备SiC陶瓷多孔吸附纤维的研究[D]. 赫荣安.国防科学技术大学 2008
[3]含铝碳化硅纤维的连续化制备与研究[D]. 余煜玺.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]碳化硅中空纤维膜的制备[D]. 刘望生.武汉工程大学 2017
[2]多孔碳化硅蜂窝陶瓷的制备研究[D]. 朱林.浙江大学 2013
[3]碳化硅陶瓷的无压烧结及性能研究[D]. 刘明刚.西安科技大学 2009
[4]低预氧化聚碳硅烷纤维热交联技术的研究[D]. 朱冰.国防科学技术大学 2002
本文编号：3452211
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3452211.html
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