异型(三叶型)截面碳化硅纤维制备工艺研究

以聚碳硅烷（PCS）为原料,经不熔化和烧成制得三叶型碳化硅纤维,研究了纺丝温度,压力,收丝速度对纤维异形度和当量直径的影响,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,抗拉强度平均提高约30％。     

异型截面碳化硅纤维的制备及其雷达吸波特性

以聚碳硅烷为原料,通过熔融纺丝、不熔化处理、烧成,制备出了具有异型截面的碳化硅纤维。研究了纺丝温度、压力、牵伸速度对纤维异形度和当量直径的影响,确立了异型截面碳化硅纤维的制备工艺。这种纤维与环氧树脂复合制备的结构吸波材料具有良好的雷达吸波性能。     

几种异形碳化硅纤维制备及其吸波性能

以聚碳硅烷为原料,采用不同规格的异形喷丝孔,经熔融纺丝、不熔化和高温处理后,制备了条形、三叶形、四叶形、五叶形、C形和中空碳化硅纤维。表征了纤维形貌,比较研究了不同规格异形纤维的电磁参数和吸波性能,发现在相同表面积下,随叶片数量增加,叶片型SiC纤维的介电常数增大,C形SiC纤维的介电常数大于中空纤维,其损耗角正切低于中空纤维。将不同规格的异形碳化硅进行阻抗匹配可有效提高结构吸波复合材料的吸波性能。     

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。     

具有雷达吸波功能的碳化硅纤维的制备

以聚碳硅烷为原料,通过熔融纺丝、不熔化处理和烧成、制备出异形截面碳化硅纤维,这种纤维与环氧树脂复合成结构吸波材料,具有良好的雷达吸波性能。     

异型截面聚碳硅烷纤维的制备

以聚碳桂烷为原料,运用三叶型纺丝组件,通过熔融纺丝,制备出了异型截面聚碳硅烷纤维。研究了纺丝温度、压力、牵伸速度对纤维异形度和当量直径的影响,确立了异型截面聚碳硅烷纤维的溶融纺丝工艺。     

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.     

聚碳硅烷的挤出胀大与Y型SiC纤维的异形度

研究了聚碳硅烷(PCS)熔体在Y型喷丝孔中的挤出胀大机理、膨胀模型以及膨胀比对Y型碳化硅纤维异形度的影响.结果表明:采用圆形喷丝孔时PCS的膨胀比为1.02～1.15,Y型喷丝孔时膨胀比为1.02～1.43,在与圆形喷丝孔成形条件相当的情况下,Y型喷丝孔的膨胀比比圆形孔的高出约15%,Y型口模周边的剪切应力分布不均、剪切应力内外差异和区域差异是造成其膨胀比增大的根本原因.PCS熔体温度降低或软化点提高,其出口挤出胀大效应增大.由于模口膨胀的影响,Y型PCS纤维的异形度比喷丝孔异形度下降10%～20%.     

含过渡金属的碳化硅纤维的制备及其电磁性能

采用超声波将平均粒径70～80nm的金属铁、钴、镍、钛微粒均匀分散到聚碳硅烷(PCS)内,通过熔融纺丝、不熔化处理、烧成,制备出具有良好力学性能和雷达波吸收性能的含过渡金属的碳化硅纤维(掺混型SiC纤维)。系统研究了惨混型SiC纤维的制备工艺及其电磁性能的影响因素,讨论了烧成过程中纤维微观结构的变化与纤维电学性能之间的关系,指出含Fe、Co、Ni的掺混型SiC纤维内游离碳的含量及其微观结构变化是影响纤维电阻率最重要的因素,这类纤维的导电模型是在外加电场作用下,自由电子主要沿纤维内连续的层状游离碳流动形成电流。含钛SiC纤维内主要的导电相是TiC。Ti含量达到一定值时,纤维内的TiC颗粒彼此相连成为连续相,导致纤维电阻率急剧下降。控制先驱体内金属含量和掺混型SiC纤维的烧成温度可以有效控制和调节掺混型SiC纤维的电阻率、复介电常数和复磁导率。含钛SiC纤维是一种非磁性纤维,掺杂Fe、Co、Ni的掺混型SiC纤维显一定磁性。电阻率为10~2Ω·cm左右的掺混型SiC纤维对X波段的雷达波具有最佳吸收性能。通过阻抗匹配优化设计,所制备的掺混型SiC纤维与环氧树脂复合制成的厚度4～5mm的多层结构吸波材料对X波段的电磁波具有较好的吸收性能。     

熔纺三叶形聚乙烯醇纤维的制备及增强水泥基材料

采用自主创新的聚乙烯醇(PVA)熔融纺丝新技术,首次制备了三叶形截面PVA异形纤维,为水泥基复合材料提供新型增强纤维。研究了熔融纺丝和热拉伸对纤维截面形状、热性能、结晶性能、取向度和力学性能等的影响。结果表明,熔纺三叶形截面PVA初生纤维内部结构均匀致密,无明显皮芯结构。经热拉伸处理,纤维能较好保持三叶形截面,异形度为58.2%。PVA分子链在拉伸应力下诱导结晶,纤维结晶结构更完善,结晶度和取向度增加,纤维的强度增加,熔点升高。热拉伸8倍后,纤维强度达3.7 cN/dtex。将三叶形纤维用于水泥基复合材料的增强增韧,当其体积掺量为2%时,纤维增强水泥试件的挠度达17.3%,断裂能达10.5 J。     

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。     

固/液态聚碳硅烷共混制备碳化硅纤维的研究

以超支化液态聚碳硅烷(LPCS)与固态聚碳硅烷(纯PCS)的共混物作先驱体,熔融纺丝;所得原丝再在热空气气氛中氧化交联,在高温氮气气氛中热裂解,得到碳化硅纤维。研究表明,15%(质量分数)LPCS的加入,可使纯PCS先驱体的纺丝温度,从285℃降低到225℃;纺丝性能和纤维表面质量明显提高;还可以提高氧化交联的效率,降低交联温度,从而减少纤维部分融并、粘结的弊端;虽然纤维的室温力学强度有所降低,但抗氧化性能提高,1400℃氧化交联后,力学性能几乎不变;而纯PCS的力学性能却降为原来的50%。     

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。     

Preparation of silicon carbide fibers from the blend of solid and liquid polycarbosilanes

A highly branched liquid polycarbosilane (LPCS) was added into a solid polycarbosilane (PCS) to give a polymer blend. It was then melt-spun into precursor fibers, oxidation-cured in hot-air, and converted into ceramic fibers by pyrolysis under nitrogen. It was found that the addition of the LPCS resulted in a significant drop on the spinning temperature from 285 °C (without LPCS) to 225 °C (with 15% LPCS), while the spinning ability of the polymer blend was also markedly improved over the solid PCS. Furthermore, the LPCS enhanced the oxidation curing, reducing the curing temperature and hence the tendency for fiber partial melting and sticking. However, the strength of the silicon carbide fibers decreased owing to the presence of the LPCS. The effects of the LPCS addition and their mechanisms on the fiber processing and properties were studied using FTIR, NMR, GPC, XRD, SEM, and elemental analysis.     

电阻率可调的Si—Ti—C—O纤维的研制

以Ｔｉ（ＯＢｕ）４与低分子量聚硅烷为原料合成不同含钛量的聚钛碳硅烷,经熔融纺丝、空气不熔化及高温烧结等工艺,制备出了电阻率为１０６～１０３Ω·ｃｍ的Ｓｉ－Ｔｉ－Ｃ－Ｏ纤维。通过ＩＲ、ＧＰＣ、ＶＰＯ、ＸＰＳ等分析手段,系统地研究了钛含量对纤维的制备、结构及其电性能的影响     

聚碳硅烷制备SiC纤维的热化学交联研究

以异丙醇锆(ZIP)为交联剂、聚碳硅烷(PCS)为先驱体,在Ar气氛的保护下通过干法纺丝、热化学交联工艺使PCS从热塑性转变热固性结构.研究了该工艺对PCS纤维质量变化、Si-H反应程度、溶解性及氧含量等性能的影响.实验结果表明:在不熔化过程中,PCS结构中的Si-H键与ZIP反应,在PCS分子间形成Si-O-Zr交联结构,随着交联温度和保温时间的升高,Si-H反应程度和纤维失重率相应提高;在测试范围内最大Si-H反应程度为73.06%,失重率2.678%,氧含量低于2.0%.