聚碳硅烷强化辐射交联的研究

合成了不同乙烯基含量的聚碳硅烷,研究了共Ｈｅ气氛条件下的电子束辐射交联不熔化处理,分析了含乙烯基聚碳硅烷纤维在辐照过程中的结构变化,结果表明,乙烯基起到强化聚碳硅烷辐射交联的作用,完成不熔体所需剂量显著降低。     

干法纺丝法制备低氧含量SiC纤维

通过粘度、凝胶含量和XRD等手段研究了聚碳硅烷(PCS)纺丝原液的干法纺丝性能和干纺PCS纤维的自交联过程, 并对所制得的低氧含量SiC纤维的组成、结构和性能进行了表征. 结果表明, PCS/二甲苯纺丝原液的最佳纺丝粘度范围在18.0～22.0Pa·s; 干纺PCS纤维在烧成温度超过250℃后开始发生自交联反应, 在烧成温度超过550℃后, 干纺PCS纤维完全交联形成了“不熔不溶”的网状结构; 干法纺丝法制备得到的SiC纤维与空气不熔化法制得的SiC纤维相比, 氧含量大幅降低, 仅在3.6wt%左右, 结晶度较高, 其耐高温抗氧化性也有明显的改善.     

聚碳硅烷纤维在1-己炔气氛中不熔化处理制备低氧含量SiC纤维

将聚碳硅烷(PCS)纤维在1-己炔气氛中进行化学气相交联不熔化处理, 与空气不熔化相比, 能大大降低纤维的氧含量。PCS纤维在1-己炔气氛中反应, 其组成和结构都发生了变化。结果表明, 在1-己炔气氛中, PCS分子的Si—H键的反应程度和纤维的凝胶含量随温度的升高而逐渐增加。反应机制为1-己炔受热引发PCS分子中的Si—H和Si—CH₃键断裂生成Si自由基和Si—CH₂自由基, 促进PCS分子间形成Si—CH₂—Si交联结构, 最终实现不熔化。反应中有少量己基引入到PCS分子结构中。制得的SiC纤维拉伸强度达到2.79 GPa, 氧含量降低到5wt%~6wt%, 并且纤维的耐高温性能明显优于Nicalon纤维。在Ar气中处理至1300℃, 纤维强度保留率约为80%, 处理至1400℃, 纤维的强度保留率为60%, 并且在1300~1600℃的处理过程中, 纤维中β-SiC微晶的晶粒尺寸变化只有2.18nm。      

聚碳硅烷,聚硅氮烷纤维电子束辐射交联的对比研究

研究了聚碳硅烷纤维和聚硅氮烷纤维电子束辐射交联的交联效果,分析了交联机理并提出了两种不同先驱体辐射交联的差异所在。结果表明,ＰＳＺ的不熔化剂量比ＰＣＳ低得多,但陶瓷产率不如ＰＣＳ提高得快;与ＰＣＳ相比,ＰＳＺ因含有大量活泼的Ｎ－Ｈ键,易于辐照交联不熔化,但也易于热分解,失重率较高。     

快速烧结法制备连续碳化硅纤维

通过熔融纺丝，不熔化处理制得连续聚碳硅烷（ＰＣＳ）不熔化纤维，采用快速烧结方法制备出性能较好的连续ＳｉＣ纤维。探讨了气封条件的选择，以及烧结速度对ＳｉＣ纤维的组成，结构及性能的影响。结果表明，快速烧结条件下，可以实现向纤维上施加张力以及纤维的无机化转变，烧结速度加快会降低纤维的Ｃ／Ｓｉ（原子比），同时有利于提高纤维的抗拉强度和热稳定性。     

O—Y型SiC纤维制备及吸波性能研究

为了进一步提高异形SiC纤维的吸波性能，以阻抗匹配理论为指导，设计了O—Y型（喷丝板上由外往里，分别排布了圆形和三叶形两种喷丝孔），通过熔融纺丝、不熔化和烧成，制备了O—Y型同板多形SiC纤维，并对纤维的介电和吸波性能进行了研究。研究表明，在X波段，O—Y型SiC纤维的tanδ0.3～1.3，具有较好的频响效应；O-Y型SiC纤维中三叶形纤维异形度的变化，会引起介电参数的较大变化，异形度在0．9左右时，其tan8最高；O-Y型SiC纤维吸波性能优于纯三叶形SiC纤维和同质量比的圆形和三叶形混杂SiC纤维。     

先驱体法制备的含铝SiC纤维的组成和结构研究

先驱体聚铝碳硅烷经熔融纺丝、空气预氧化处理、1300℃烧成可制得SiC(OAl)纤维(称为KD-A), 该纤?维再经1800℃烧结转变为SiC(Al)纤维(称 为KD-SA). 采用了元素分析、AES、SEM、XRD、RMS以及²⁹Si、¹³C、²⁷Al魔角自?旋固体核磁共振等测试方法对纤维的组成和结构进行了研究. 元素分析结果表?明KD-A的化学组成为SiC_1/31O_0.25Al_0.018, KD-SA为SiC_1.03O_0.013Al_0.024. AES表明, KD-A和KD-SA的表面和内部组成 不同. SEM表明KD-A、KD-SA表面光滑平坦, ?没出现孔洞、裂纹、沟槽等表面缺陷. XRD、RMS以及²⁹Si、¹³C、²⁷Al核磁共振的分析结果表明: KD-A包含较多的不定形游离C, O以不?定形SiC_xO_y复合相的形式存在, Al与复合相中的O相连存在于复合相中, 复合相在纤维中是连续相, 少量 的β-SiC微晶分散在其中, 是非晶SiC纤维; KD-SA含有大量的β-SiC晶粒, 少量的α-SiC和Al₂O₃, 是近化学计量比的多晶SiC纤维.     

低剂量γ射线辐射氧化法制备SiC纤维研究

空气气氛下采用γ射线辐射氧化联合热交联对聚碳硅烷(PCS)纤维进行了不熔化处理,并热解制备出SiC纤维。研究了辐射氧化、热交联及热解过程中PCS纤维的质量及形貌变化,对SiC纤维进行了分析测试。结果表明,吸收剂量为0.3MGy时可以制备出SiC纤维,吸收剂量为0.5MGy时获得的SiC纤维断裂强度达2.0GPa。利用该法制备的SiC纤维表面光滑,缺陷较少,结晶度较低,电阻率在103Ω·cm级。研究中PCS纤维的吸收剂量范围接近常规辐射加工剂量,具有实际应用价值。     

低分子聚碳硅烷气相热裂解制备SiC超微粉的研究

本研究以低分子聚碳硅烷（ＬＰＳ）为原料，利用其原料的特点，采用气相热裂解方法制备出ＳｉＣ超细微粉，并从热力学和动力学的角度探讨了ＬＰＳ分解机理，对合成地产物的性质以及形貌、组成等的影响进行了系统的讨论，并在实验中确定了较佳的工艺条件，所合成的无定形ＳｉＣ超微粉；粒径〈０．１μｍ，球形，含碳３４－３５％，含３－４％左在。     

聚碳硅烷制备连续SiC纤维的不熔化处理工艺研究进展

综述了先驱体转化法制备SiC纤维过程中聚碳硅烷(PCS)的各种不熔化处理方式及其发展状况.通过不熔化方式对终烧产物SiC纤维性能的比较,讨论了各种不熔化方式的优缺点及其对SiC纤维中氧含量的影响,并指出了制备高性能SiC纤维不熔化技术研究的国内外差距及发展趋势.     

电子束预辐照聚乙烯醇纤维接枝丙烯酰胺的研究

以较高强度较高模量的聚乙烯醇纤维为接枝基体,丙烯酰胺为接枝单体,研究了高能电子束预辐照接枝反应的主要影响因素及接枝后纤维的力学性能变化,并对接枝机理进行了初步探讨。     

热处理对电子束辐射固化环氧树脂的作用效果

通过对热处理前后电子束辐射固化环氧树脂的动态力学分析，研究了不同样品的凝胶含量tanδ以及动态模量和变化规律，结果表明，对电子束辐射固化的环氧要树脂进行热处理，可以提高样品的固化程度和玻璃化温度（Tg），热处理后样品的模量随着温度的升高而下降的幅减少，随着辐射固化度的增加，热处理的影响减弱，当热处理温度超过辐射引发剂的引发温度时，在样品的tanδ曲线上出现反应局部热交联网络的松驰峰，在辐射固化度相近的情况下，树脂体系中的引发剂含量和分子量对热处理的效果有重要影响，分子量分布多样性的环氧树脂体系在热处理后的固化程度，Tg以及高温模量都较高，对于同样的环氧树脂体系，经过足够剂量的电子束辐射或进行适宜的热处理，所得固化物的Tg和高温模量均优于热固化样品。     

828环氧树脂体系电子束固化反应机理的研究

对电子束（EB）辐射828环氧树脂的固化反应机理进行了研究，考察了不同引发剂，稀释剂对树脂体系辐射反应的影响。实验发现，阳离子型光引发剂可以引发环氧树脂的电子束辐射固化反应，传统的热固化体系并不适用于电子束固化，稀释剂的使用会降低反应体系的固化度，其中活性稀释剂的影响较小，供电子型溶剂会对环氧树脂的辐射固化反应起阻聚作用。以环氧丙烷作为单官能团环氧花合物，采用红外光谱，自由基捕捉技术与气相色谱－质谱相结合的方法，研究了电子束辐射环氧丙烷－碘Weng盐体系的辐射反应机理，推导出由碘Weng盐在电子束辐照下分解，随后产生质子酸，引发环氧丙烷阳离子开环聚合的反应过程。     

具备吸收雷达波功能的三叶型碳化硅纤维研制

以聚碳硅烷(PCS)为原料,采用熔融纺丝制备三叶型PCS纤维后,经不熔化和烧成制得三叶型碳化硅纤维。研究了纺丝温度、收丝速度等对纤维异形度的影响,并对预氧化和烧成工艺以及吸波性能等进行了研究。研究表明,较低的纺丝温度、适当高的纺丝压力和较低的转速有利于提高纤维的异形度。与相同当量直径的圆形纤维相比,三叶型碳化硅纤维的抗拉强度平均提高约30%,三叶型碳化硅纤维在8~18 GHz范围内具有较好的吸收雷达波性能。      

电子束固化环氧树脂的物理过程及固化厚度的分析

对环氧树脂电子束辐射固化的物理过程进行了分析,研究了辐射剂量、引发剂用量、树脂分子量及其分布,以及化学结构对固化厚度的影响。研究结果显示,环氧树脂体系在电子束辐射后形成围绕入射中心均匀扩展的固化区域,随着辐射剂量的提高,树脂辐射固化厚度的增加幅度变小。引发剂用量增加,辐射固化厚度呈现一种先上升后下降的趋势。提高辐射剂量,树脂分子量对固化厚度的影响减小,固化厚度的增加幅度与树脂的分子量分散性成反比。对于分子量相近而结构不同的环氧树脂,酚醛型环氧树脂在低辐射剂量下的固化区域较大,双酚A型环氧树脂的固化厚度随辐射剂量提高有较大幅度增加,脂环族环氧树脂的固化区域相对较小。     

增强纤维对环氧树脂基体电子束固化特征的影响研究

通过研究增强纤维对环氧树脂的电子束辐射固化区域增长形貌及固化度梯度变化的影响发现:未经处理的碳纤维与树脂混合体系经辐射固化后,在纤维根部存在明显空隙。碳纤维经过硝酸处理后,树脂与纤维间的界面结合明显改善。加入增强纤维后,树脂体系的辐射固化层厚度和凝胶含量均有所下降,其下降幅度随纤维含量增加而变大,碳纤维的影响作用大于玻璃纤维。与纯树脂体系相比,纤维树脂混合体系在靠近电子束辐射表面处的凝胶含量随辐射深度增加现象不明显。     

电子束作用下树脂体系的固化行为

根据电子束固化复合材料树脂体系的原理,从引入辐敏性的基团入手,合成了含硅丙烯酸酯的活性稀释剂、芳香族酰亚胺活性单体、含丙烯酸的PMR型聚酰胺酸和单官能、双官能的马来酰亚胺单体。在此基础上,对合成所得到的产物和几种环氧树脂进行了辐射交联实验,并考察与分析了不同树脂的辐射固化反应行为。与此同时对合成所得产物进行了表征,对固化物性能进行初步测试。所得研究结果,对电子束固化树脂体系的进一步研究具有重要的参考价值。      

纳米SiO2 对双酚A环氧树脂电子束固化特性的影响

探讨了电子束固化纳米SiO₂ / 双酚A 环氧树脂复合材料体系的温度、固化度、固化区域的尺寸和动态力学性能随纳米粒子含量的变化规律, 研究了纳米SiO₂ 对体系电子束辐射固化特性的影响。结果表明, 随着纳米粒子含量的增加, 体系的放热峰逐渐降低; 少量纳米粒子的加入有助于增大试样固化区域的尺寸、提高固化度、玻璃化转变温度和高温模量; 纳米SiO₂ 的加入改变了电子束的传播途径, 但其电子束固化生长机制与未加入纳米粒子的纯树脂体系相似。      

含钛碳化硅纤维的制备及其微波吸收特性

用超声将平衡粒径４０ｎｍ的钛粉均匀分散到聚碳硅烷中，通过熔融纺丝、不熔化处理、烧结、制备出和学性能良好、电阻率连续可调的含钛碳经硅纤维。这种纤维与环氧树脂复合成结构吸波材料，具有良好的雷达波吸收特征。     

电子束辐射固化环氧树脂的动态力学分析——辐射剂量、引发剂用量及热处理的影响

对电子束辐射固化的环氧树脂进行了动态力学分析。通过对不同样品凝胶含量、内耗tanδ及动态模量变化趋势的研究,得到电子束辐射剂量、引发剂用量和热处理等因素对环氧树脂辐射交联反应的影响规律。辐射剂量的增加使环氧树脂凝胶含量、玻璃化温度T_g及高温模量有所增加,但增长幅度在高辐射剂量下逐渐变小,且树脂交联体系的不均匀性随辐射剂量增大而有所增加。低剂量辐射下,环氧树脂固化物的玻璃化温度及高温模量随引发剂用量增加而增大,高辐射剂量下,引发剂的用量存在最佳值。经过热处理后辐射样品的交联程度得到提高,当热处理温度超过引发剂的热分解温度时,树脂体系中会存在因热固化反应而形成的局部交联网络。