氮化硼纤维的制备技术及其研究发展现状和发展趋势及开发应用

氮化硼(BN)纤维具有较高的强度,较低的密度,良好的耐高温氧化性能,良好的耐腐蚀性能,具有良好的透波性能等特点,在工程领域方面具有很好的应用前景。因而氮化硼纤维的研究成为新型陶瓷纤维领域的研究热点。氮化硼纤维具有较高的力学性能和抗高温氧化性能以及具有其他优秀的性能等而被广泛的应用在工程领域中。氮化硼纤维的制备工艺方法有无机前驱体转化法,静电纺丝法,有机前驱体转化法,硼酸和三聚氰胺化学反应合成法等。本文主要叙述氮化硼纤维的制备工艺方法,物相组成,显微结构,力学性能和其他的性能等。本文还叙述了氮化硼纤维的研究发展现状和发展趋势。最后本文对氮化硼纤维的未来研究发展趋势和发展方向进行分析和预测。     

有机前驱体法制备氮化硼纤维的研究进展

氮化硼纤维作为正在发展中的一种重要的高性能无机纤维,具有优异的耐高温和透波性能。目前高性能氮化硼纤维的制备主要采用类似于碳纤维生产的有机前驱体转化法。介绍了国内外合成氮化硼纤维前驱体的各种合成方法以及各种合成产物制备氮化硼纤维路线的优缺点,并对氮化硼纤维研究的发展趋势进行了展望。     

氮化硼纤维及其复合材料的研究进展

介绍了氮化硼陶瓷粉体、纤维及其复合材料的制备方法,以及各种方法的优缺点;并对氮化硼纤维的产业化发展进行了展望。目前,氮化硼粉体的制备主要采用相沉积法,氮化硼纤维的制备主要采用有机前驱体法,氮化硼复合材料主要采用包覆法、冷压法等。指出制备性能优良的氮化硼纤维是该领域研究的热点,寻找反应条件相对温和、适合大批量生产氮化硼纤维的方法是氮化硼纤维产业化发展的关键,实现其产业化发展将会拓宽其在复合材料方面的应用。     

合成陶瓷纤维材料的制备工艺及发展趋势

作为先进复合材料的增强剂，高性能陶瓷纤维日益引起材料研究人员的广泛关注，并导致了纤维制备方法的不断发展。与其他制备方法相比，先驱体转化法更适用于制备细径、组成结构可调的陶瓷纤维，其中溶胶-凝胶法在制备陶瓷纤维方面已经显示出其优越性，并取得了巨大进展。论述了中国合成陶瓷纤维的起源、种类、性能以及应用，着重介绍了陶瓷纤维的制备方法，并指出了陶瓷纤维的发展趋势。     

多孔氮化硼纳米纤维的可控合成及功能化研究

为得到尺寸可控、具有大比表面积的多孔氮化硼材料,以硼酸和三聚氰胺为原料采用前驱体高温裂解法制备了多孔氮化硼纳米纤维(BNNF)。通过改变前驱体合成方式得到不同尺寸的多孔BNNF材料,探究前驱体处理方式对产物结构和形貌的影响;通过选择合适的反应气氛实现BNNF的功能化,以期对BNNF表面性质进行调控。实验结果表明,所得多孔BNNF形貌均一、尺寸可控,纤维表面存在大量孔隙且最高比表面积达到1000 m^(2)/g以上;生长过程中的氨气与氩气的混合气氛可将BNNF功能化,成功将羟基和氨基引入BNNF表面。     

热解氮化硼材料制备方法以及性能研究

本文主要介绍了热解氮化硼材料制备方法,系统介绍了化学气相沉积法制备的热解氮化硼的沉积机理,对热解氮化硼的沉积机理和反应机理进行分析,对热解氮化硼材料性能做了简单测试。     

一种高结晶度球状六方氮化硼粉体的制备方法

一种高结晶度球状六方氮化硼粉体的制备方法为:1)配料:硼酸、硼砂、尿素作为原料;丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵作为网络剂;2)制备六方氮化硼前驱体凝胶;3)制备前驱体粉体;4)制备高结晶度球状六方氮化硼粉体;5)除杂处理。     

前驱体法制备氮化硼纤维的研究进展

综述了由前驱体法制备氮化硼纤维的合成方法，主要介绍了由有机前驱体制备氮化硼纤维的合成工艺路线及技术关键，并介绍了各类方法制得的纤维的性能。     

冰模板陶瓷纤维多孔材料的研究进展

陶瓷纤维多孔材料具有轻质、比强度高、导热低、耐热性能好等特点，因此广泛应用到航空航天，汽车制造，建筑材料等领域。陶瓷纤维多孔材料的传统制备方法有真空抽滤法，凝胶注模成型法，模压成型法等，而最近发展的新型制备技术-冰模板法（冷冻铸造法）由于能够精确控制多孔纤维材料微观结构而备受关注。重点综述了冰模板法制备陶瓷纤维多孔材料的研究现状，重点介绍了冷冻凝胶法、纤维自组装冷冻法和超声雾化冷冻法等冷冻铸造技术。     

氮化硼/聚合物复合材料的制备及应用研究进展

氮化硼具有独特的力学性能、化学稳定性、电性能和热稳定性,作为填料在制备聚合物基复合材料方面受到人们的高度重视。本文介绍了原位聚合法及共混法等氮化硼/聚合物复合材料的制备方法,并综述了氮化硼/聚合物复合材料在导热材料、屏蔽材料及其他方面的应用研究进展。     

无机合成纤维

介绍了以特种聚合物作为先驱体,通过纺丝、不熔化处理、烧结等过程而制得的一类无机合成纤维。其主要品种有碳纤维和石墨纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、氮他硼纤维等。并简要介绍了这类陶瓷纤维的先驱体合成,纤维制造过程、以及纤维的主要性能。     

先驱体法制备氮化硼纤维的研究

以三聚氰胺和硼酸为原料,用有机化学法合成先驱体,制备氮化硼纤维。采用中和滴定法、红外吸收光谱、X射线衍射及扫描电镜进行氮化硼纤维的氮含量的测定及结构分析。结果表明:合成的先驱体是结晶体,晶体发育良好;制得的氮化硼纤维具有B-N键、B-N六元环的特征吸收;随着氮化处理温度的提高, 氮化硼纤维的氮含量增加;用扫描电镜观察1 700℃制得的氮化硼纤维的直径为2-5μm,长径比为20- 100,氮含量为53．46％。     

Thermal behaviour of a series of poly[B-(methylamino)borazine] for the preparation of boron nitride fibers

The thermal behaviour of a series of poly[B-(methylamino)borazine] prepared at various temperatures ranging from 140 to 200 °C is studied in the present paper as potential BN fiber precursors. It was shown that the softening capability of poly[B-(methylamino)borazine] can be tailored by controlling the temperature at which polymers were prepared to achieve melt-spinning and produce high quality green fibers. Thus as-spun fibers could be next converted into boron nitride fibers using ammonia (25–1000 °C) and nitrogen (25–1800 °C) atmospheres. The quality of boron nitride fibers was shown to depend on the first part of the pyrolysis step (25 and 1000 °C; ammonia atmosphere) in which the great majority of the weight loss necessary for boron nitride production occurs. Ideal poly[B-(methylamino)borazine] as BN fiber precursors are those prepared between 170 and 180 °C. They display appropriate melt-spinnability and ceramic conversion capability.     

Structural and Mechanical Behavior of Boron Nitride Fibers Derived from Poly[(Methylamino)Borazine] Precursors: Optimization of the Curing and Pyrolysis Procedures

A series of boron nitride fibers were prepared by varying the tension applied on a same lot of poly(methylamino)borazine fibers during their pyrolytic conversion at 1800°C. Their microstructure/microtexture was studied by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy investigations. Such analyses showed that ceramic fibers presented good crystallinity, but crystallites oriented along the fiber axis with fiber stress. It is most interesting that stretching was essentially effective during the pyrolysis to 1000°C, preventing fiber crimping, and decreasing the fiber diameter. Therefore, the fiber strength increased, while the fiber modulus also increased because of an improvement of the basal layer orientation along the fiber axis.     

Derivatization of Preformed Polymers to Produce Ceramic Precursors

The feasibility of producing derivatized preformed polymers to be used as ceramic precursors was explored. A borane derivative of polyethyleneimine (PEI) was prepared through a transamination reaction involving Me₃NBH₃. Higher boron loadings were possible with Me₃NB₃H₇. The borane derivative could be cast into films and produced boron nitride upon pyrolysis. Similarly, polyethyleneimine hydrochloride was converted into the cyanohydroborate derivative through a reaction with NaBH₃CN. This derivative was also accessible through a transamination reaction. Both materials produced boron nitride upon pyrolysis. Polyallylamine hydrochloride could not be derivatized. Silyl derivatives of PEI were also prepared, but the products obtained afforded low ceramic yields upon pyrolysis.     

热电池用氮化硼纤维基复合隔膜的研制及性能研究

以氮化硼纤维平纹布为载体,用前驱体转化法在平纹布内部均匀复合纳米氧化镁颗粒,制备出了氮化硼纤维基复合隔膜。用SEM、厚度测试、热处理、TG-DSC、电解液吸附能力测试等手段研究了复合隔膜的结构、稳定性及电解液吸附能力。研究表明:所制备的复合隔膜结构致密,厚度为300μm左右,内部均匀复合纳米氧化镁颗粒,具有良好的高温稳定性能。复合处理工艺能够显著提高隔膜的电解液吸附能力和保持能力,电解液吸附率达160%以上。     

Combustion synthesis of hexagonal boron nitride nanoplates with high aspect ratio

High crystalline hexagonal boron nitride nanoplates with high aspect ratio of ~400 have been synthesized by combustion synthesis method through magnesiothermic reduction reaction between B₂O₃ and Mg in N₂ pressure. The synthesized hexagonal boron nitride nanoplates were about 50 nm in thickness and larger than 20 μm in lateral size. The six-fold symmetric spots electron diffraction pattern of transmission electron microscopy shows that the nanoplate is well crystallized. Hexagonal boron nitride nanoplates grow via an Oswald ripening process and have larger lateral size when it was prepared with larger magnesium particles. High temperature liquid magnesium provides an important environment for the growth and crystallization of boron nitride. This work provides an effective way to achieve low-cost and large-scale preparation of high-quality boron nitride nanoplates.     

氮化硼合成的工艺及性能研究

本论文采用硼酸和三聚氰胺按照一定的配比合成氮化硼的前驱体高聚物,氮化硼前驱体高聚物溶于甲酸溶液。将氮化硼前驱体高聚物在23 kV,正负极距离为15 cm条件下纺出细度均匀的纤维。对合成的前驱体高聚物放在马弗炉中按照10℃/min的升温速度升至800℃,保温一定时间得到氮化后的产物,氮化后产物成白色,硬度较大。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪和TG-DSC热重分析仪对氮化后产物的性能特征进行了测试。     

高强度低介电氮化硅陶瓷的制备及性能研究

采用氮化硅（Si3N4）、氮化硼（BN）等原料,通过气氛压力烧结工艺（GPS）研制出了高强度低介电Si3N4基复合陶瓷材料。研究了Si3N4加入量对复合材料力学和介电性能的影响,分析了该材料的显微结构特点。实验结果表明：通过加入27％Si3N4制备的氮化硅基复合材料,其室温抗弯强度（σRT）为366MPa,介电常数（ε）为5．2,介电损耗（tanδ）为9×10^-3。