高性能SiBN(C)陶瓷纤维的热稳定性能及透波性能

SiBN(C)陶瓷纤维因其优异的性能(高温稳定性、高温抗蠕变和高温抗氧化性能等)被认为是高温高性能陶瓷基复合材料的理想增强体。研究了SiBN(C)陶瓷纤维的热稳定性能及微观结构,探索了SiBN(C)陶瓷纤维在1 100~1 500℃的抗氧化过程,并研究了C含量对SiBN(C)陶瓷纤维介电性能的影响。结果表明:SiBN(C)陶瓷纤维在高温热处理至1 600℃的N2气氛下仍然呈现无定形结构;HT-TGA结果表明该SiBN(C)陶瓷纤维具有良好的高温热稳定性,该陶瓷纤维的热失重率(1 450℃,N2气氛)仅为1.5wt%;同时SiBN(C)纤维也表现出优良的高温抗氧化性能,SiBN(C)陶瓷纤维在1 400℃,空气中处理5h后,纤维致密且无裂纹,XRD分析表明SiBN(C)陶瓷仍然呈现无定形结构,1 500℃处理5h后,SiBN(C)陶瓷纤维开始出现皮芯结构,并且出现微晶现象;XRD、SEM和EDX等测试手段表明氧化后样品的表面主要以SiO2微晶形式存在;介电性能研究表明当C含量低至0.1wt%时,SiBN(C)陶瓷纤维的介电常数为2.1,介电损耗为0.001 7(频率为10GHz)。性能评价说明该SiBN(C)陶瓷纤维可满足高温透波材料对增强体的要求。     

SiBN三元陶瓷纤维的聚硼硅氮烷裂解转化制备和性能

以三氯硅烷、六甲基二硅氮烷、三氯化硼和甲胺为原料合成聚硼硅氮烷前驱体,对前驱体进行熔融纺丝和不熔化处理,将其高温裂解后制备出SiBN陶瓷纤维。使用FT-IR、NMR、XRD、TEM、TGA等表征手段研究了在不同聚合温度下聚硼硅氮烷前驱体的化学结构特征、SiBN陶瓷纤维的高温热稳定性、介电性能以及力学性能。结果表明：在不同温度下制备的聚硼硅氮烷前驱体的骨架为Si-N-B,均含有HSiN₃、BN₃及NCH₃等结构。在1400℃热处理后SiBN陶瓷纤维仍保持无定形态,直径为14 μm,拉伸强度达到0.91 GPa。在氮气气氛中SiBN陶瓷纤维从室温到1400℃的失重为1.5%,表明这种纤维具有较高的热稳定性。SiBN陶瓷纤维的介电常数为2.6~2.8,损耗角正切的数量级为10^-2。     

SiBNC陶瓷纤维前驱体的结构及流变性能

以三氯化硼(BCl_3)、甲基二氯硅烷(SiHMeCl_2)和六甲基二硅氮烷(HMDZ)为初始原料、甲胺(NH_2Me)为交联剂合成的SiBN(C)前驱体分子为基础,聚合得到聚硼硅氮烷(PBSZ)前驱体聚合物。通过FTIR、NMR等对其结构进行分析发现,PBSZ除Si-B-N骨架结构外,还包含硼氮六元环状结构及局部交联结构。流变分析表明,PBSZ具有良好的可纺性,其流变性能对于纺丝工艺的设定具有重要作用。采用熔融纺丝对前驱体聚合物的可纺性进行了验证,制得的前驱体纤维表面光滑、结构致密,无明显孔洞结构,直径约18μm。     

高分子量二元丙烯腈聚合物的合成及性能

设计合成了双功能共聚单体3-酰胺基-3-丁烯酸甲酯(MMPA),以二元共聚合代替传统的三元共聚合,采用水相悬浮聚合的方法制备超高分子量丙烯腈二元共聚物作为碳纤维前驱体。采用傅里叶红外变换光谱仪、差示扫描量热分析仪和热失重分析仪详细研究了单体配比对聚合物相对分子质量、结构及预氧化性能的影响,结果表明,共聚单体MMPA的加入使预氧化温度由240℃降低至213℃,且投料中随着MMPA含量的增加预氧化温度降低,预氧化程度加深,合成的共聚单体MMPA能够有效改善丙烯腈聚合物的预氧化性能,宽化放热峰,避免放热集中;水相悬浮制备得到的丙烯腈聚合物相对分子质量高达106.7×10~4,有利于提高碳纤维的力学性能。     

宁波材料所在高品质碳化硅陶瓷先驱体研制方面取得进展

正所谓先驱体转化陶瓷是首先通过化学合成方法制得可经高温热解转化为陶瓷材料的聚合物,经成型后,再通过高温转化获得陶瓷材料。其具有诸多优点,包括:(1)分子的可设计性:可通过分子设计对先驱体化学组成与结构进行设计和优化,进而实现对陶瓷组成、结构与性能的调控;(2)良好的工艺性:陶瓷先驱体属于有机高分子,继承了高分子加工性好的优点,例如:可溶解浸渍、可纺丝、可模塑成型、     

干法纺丝制备二硼化锆陶瓷纤维及其表征

二硼化锆是一种很具潜力的超高温陶瓷材料。通过干法纺丝手段可以得到具有一定优良性能的二硼化锆纤维:以二硼化锆陶瓷制备中的液相前驱体转化技术为依据,采用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖和柠檬酸为原料,并利用聚乙烯醇为纺丝助剂,制得二硼化锆前驱体纺丝液,然后利用干法纺丝制得前驱体纤维,通过高温烧结制得二硼化锆陶瓷纤维。仪器分析结果如下:通过同步热分析仪(TG-DSC)分析前驱体纤维在100℃~1400℃的失重情况,发现二硼化锆纤维在1200℃左右生成;采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS),发现陶瓷纤维中二硼化锆晶形完整且含量较高;通过陶瓷纤维的X射线能谱分析(EDS)及元素分析(EA),发现纤维产物的纯度也较高;另外,扫描电镜(SEM)、单丝强度测试和热失重(TG)分析结果表明:干法纺丝制得的陶瓷纤维表面光滑,强度较好,具有一定的耐高温性。     

分子内杂化纳米结构体多面体低聚倍半硅氧烷研究进展

多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是基于化学键合作用形成的分子内杂化体系,其改性后的材料是一类具有广泛潜在应用价值的新型有机-无机杂化材料。文中介绍了多面体低聚倍半硅氧烷单体的结构、性能、单体及其衍生物的合成,以及其改性聚合物材料在航空、航天、卫生、电子等高科技领域内的应用前景。针对国内的研究现状,指出低聚倍半硅氧烷-聚合物杂化体系研究所存在的问题。     

SiBN陶瓷纤维的组成结构及高温稳定性研究

以三氯化硼(BCl_3)、三氯硅烷(Si HCl_3)、六甲基二硅氮烷(Me_6Si_2NH)为原料,通过共缩聚一步法制备了小分子前驱体,然后经过聚合得到聚硼硅氮烷前驱体(PBSZ),后经熔融纺丝、不熔化处理、高温热解制备出硅硼氮(Si BN)陶瓷纤维。利用FT-IR、NMR、TG、XRD及TEM等分析手段对Si BN陶瓷纤维的组成结构及高温稳定性能进行了表征。研究表明,热解后的Si BN陶瓷纤维主要包括Si N_4及BN_3结构,其中B—N以六元环形式存在,基本实现了无机化转变,在850℃时失重约为1%,在1 400℃仍然保持非晶结构,具有较好的高温稳定性。     

碳纤维原丝用二元丙烯腈聚合物的合成及性能

设计合成了双功能共聚单体3-羧基-3-丁烯酰胺(CBA),采用溶液聚合的方法制备丙烯腈二元共聚物作为碳纤维前驱体,详细研究了单体配比对聚合反应、聚合物结构和预氧化性的影响。结果表明,随着单体投料中CBA含量的增加,聚合物中CBA含量增加,而相对分子质量和转化率均逐渐降低;红外光谱和差示扫描量热分析表明CBA单体能够通过离子机理引发环化,使预氧化温度降低60℃以上,且随着CBA单体含量的增加,离子环化反应加强,放热速率降低,有利于避免集中放热,CBA可以明显改善聚丙烯腈(PAN)的预氧化性能,有利于制备高性能碳纤维。     

部分草酸铅法共沉淀合成Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)粉体

结合部分草酸铅固相反应法的优点对共沉淀法进行改进,发展了一种合成锆钛酸铅(PZT)粉体新工艺.在该工艺中,首先利用共沉淀法制备Zr、Ti的羟基氧化物共沉淀((Zr0.52Ti0.48)O(OH)2,ZTOH),然后以草酸为沉淀剂,在含有ZTOH沉淀物的悬浮液中沉淀铅离子,得到合成PZT粉体的前驱体粉体.利用DTA、TG和XRD对前驱体的热分解行为和相转化过程进行了研究,利用场发射扫描电镜(FESEM)对前驱体的形貌演化进行了观察.前驱体粉体经过700℃煅烧2h,转化为晶化良好的纯相钙钛矿PZT粉体.