聚碳硅烷先驱体转化法制备SiC涂层研究

以自合成的聚二甲基硅烷(PDMS)为原料,常压裂解合成聚碳硅烷(PCS),通过FT-IR分析PCS的结构,用GPC测定其分子量及分布,用熔点分析仪测定其熔点.在此基础上,采用聚碳硅烷先驱体转化法在石墨基体上制备SiC涂层,通过X射线衍射对涂层进行晶相分析,用扫描电镜分析涂层表面和横断面的形貌.结果表明,在石墨基体上形成了明显的β-SiC晶相,可以获得均匀、致密的SiC涂层,其厚度可通过涂层次数的改变进行调节,单次涂层最大厚度大约为2μm.     

MAX相Ti3SiC2高导电涂层的研究进展

钛硅碳(Ti3 SiC2,TSC)是一种兼具金属材料和陶瓷材料优异性能的新型三元化合物MAX相.Ti3 SiC2作为高导电功能涂层具有很大的应用潜力,近年来受到越来越多的关注.Ti3 SiC2涂层的制备技术在不断改革优化,主要有五种常见制备工艺,分别是化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、固相反应合成法(Solid-state reaction)、气溶胶沉积法(ADM)和热喷涂法(Thermal spraying).Ti3 SiC2涂层的性能在很大程度上与其纯度相关,通常制得的Ti3 SiC2涂层均含有一定程度的杂质,这是制约其广泛应用的一个重要因素.Ti3 SiC2涂层中经常出现的杂质主要是TiC、Ti5 Si3、SiC、TiSi2等,不同的制备方法产生的杂质种类也不一样.为了提高Ti3 SiC2涂层的纯度,需要对其制备工艺进行探索和优化.目前,反应化学气相沉积(RCVD)实现了通过消耗碳化硅(SiC)子层在石墨基底上生长纯Ti3 SiC2涂层.近年来利用ADM也实现了在室温下合成纯Ti3SiC2涂层,这一技术降低了常规Ti3SiC2涂层的合成温度.此外,PVD法不仅为低温制备Ti3SiC2涂层提供了可能性,还实现了Ti-Si-C复合涂层的工业化生产.本文综述了Ti3 SiC2涂层的研究现状,分析了Ti3 SiC2涂层独特的晶体结构及优异性能,介绍了近年来几种常见的Ti3 SiC2涂层制备技术,并指出了目前合成纯Ti3 SiC2涂层所面临的巨大挑战.     

激光诱导气相合成Si_3N_4/SiC纳米粉试验工艺研究

选择廉价的六甲基乙硅胺烷((Me_3Si)_2NH)和氨气为原料,采用正交设计试验参数的方法,研究了激光功率密度、六甲基乙硅胺烷蒸汽流量、氨气流量对粉体化学组成的影响。制备出低游高碳含量,高Si_3N_4含量的Si_3N_4/SiC粉体。研究结果表明,在选定的试验参数范围内,形成的粉体中Si_3N_4、SiC的相对含量在较大的范围内变化。对Si_3N_4粉体中Si_3N_4的形成影响最大的是激光功率密度,六甲基乙硅胺烷流量对其影响最小。通过试验得到了高Si_3N_4含量,低游离碳含量的Si_3N_4/SiC纳米粉形成的最佳工艺参数。     

三甲基硅基羟乙基纤维素的合成及表征

以六甲基二硅胺烷(HMDS)作为硅烷化试剂,合成了三甲基硅基羟乙基纤维素.采用红外光谱及核磁共振对产物的结构进行了表征.研究了反应温度、反应时间、共溶剂等因素对羟乙基纤维素甲硅烷基化率的影响.结果表明,当TMCS(三甲基氯硅烷)/OH的摩尔比率为0.2,共溶剂甲苯/DMSO的体积比为2:3,反应温度为60℃,反应时间为24h,HMDS/OH的摩尔比率为2时,所得三甲基硅羟乙基纤维素的甲硅烷基化率可达到83.2%.并建立了用气相色谱法测定甲硅烷基化率的方法.     

碳纳米管／导电聚合物纳米复合物的合成与表征

为实现制备出导电性能优良的有机透明导电涂层,需要把具有导电性的碳纳米管在树脂中组装成一体化导电结构网络.运用可以在树脂中自组装的导电聚乙撑二氧噻吩和聚苯胺来实现碳纳米管自组装的方法,分别合成出了导电聚乙撑二氧噻吩和聚苯胺薄膜均匀覆盖的碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩复合物与碳纳米管/聚苯胺纳米复合物,并运用透射电镜(TEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和四探针法对其进行了分析与表征,结果发现这种复合物的导电性较碳纳米管和聚乙撑二氧噻吩以及聚苯胺自身导电性都有一定程度的提高.     

大直径连续SiC（或硼）纤维射频气相沉积法的产业化生产

介绍了实现了借助高频加热法硅烷化学气相沉积生产SiC纤维的工业化过程。着重介绍了化学气相沉积法的原理、SiC（或B）纤维工业化生产的工艺、流程和设备。此外，该法也可用于生产大直径连续硼纤维、硼化钛纤维以及各种不同的表面涂层等。     

C/SiC陶瓷基复合材料表面Si/SiC涂层制备

采用新的泥浆预涂层-反应烧结工艺在C/SiC复合材料表面制备Si/SiC致密涂层,重点研究了原材料、工艺条件对涂层性能的影响;采用XRD分析涂层的组分及晶体结构,采用SEM分析涂层的断口形貌.结果显示,采用MC为胶粘剂、较低的裂解升温速度制备的预涂层性能最好;无Si气氛存在直接高温烧结制备涂层性能差,而在真空环境下、1450～1600℃温度范围高温烧结能够制备出致密的Si/SiC涂层,Si气氛的大量存在是决定涂层性能的关键.     

以液态碳硅烷为先驱体制备CVD SiC涂层

合成了液态碳硅烷并对其结构进行了分析,以液态碳硅烷为先驱体在900 ℃、低压的条件下采用化学气相沉积工艺制备了SiC涂层.实验结果表明,液态碳硅烷是以Si-C键为主链的数种低分子聚合物的混合物,分子组成中不含氧和腐蚀性元素,可通过分馏得到具有合适沸点的先驱体.涂层表面光滑且质硬,沉积产物为较纯的部分结晶的β-SiC.     

先驱体转化法制备耐高温Si-Al-C-O纤维

以聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮铝为原料,在常压高温条件下反应制备出聚铝碳硅烷(PACS),经过熔融纺丝、空气预氧化、烧成等工艺,制备出性能优异的耐高温Si-Al-C-O(KD-A)纤维.研究了PACS纤维组成,预氧化过程中的质量增加、Si-H反应程度、凝胶含量,探讨了氧对KD-A纤维性能的影响;通过元素分析、AES和SEM等一系列分析,研究了KD-A纤维的结构组成以及耐高温性能.研究表明,PACS纤维空气预氧化过程中,主要是Si-H键与氧发生反应生成Si-O-Si交联结构;KD-A纤维的组成SiC1.51O0.31Al0.013耐高温性能明显优于普通SiC纤维,在空气中1000℃下加热100h后,强度保留率达到60%左右.     

紫外光固化丙烯酸改性聚有机硅氧烷的性能研究

利用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、正硅酸乙酯(Si-28)、六甲基二硅氧烷(MM)的受控水解反应制备了含有丙烯酰氧基团的聚硅氧烷预聚体,对合成的预聚物进行红外光谱、核磁共振氢谱表征。结果表明:所得预聚物分子中含有大量的活性基团(羟基与不饱和双键基团),可进行紫外光引发固化。同时考察了反应原料用量对硅氧烷预聚体及其固化后性能的影响,结果显示,随着六甲基二硅氧烷用量的增加其热稳定性逐渐降低。     

Mark Ⅲ型碳化硅纤维的研制

碳化硅(SiC)纤维是具有比强度高、比模最高、耐高温、抗氧化的新型增强材料。本文对 Mark Ⅲ型 SiC 纤维制备过程中聚二甲基硅烷、派松、聚碳硅烷的合成,聚碳硅烷纺丝、予氧化、高温烧成等工艺的原理、工艺参数和产物结构分析进行了讨论。     

水基浆料涂覆结合原位反应制备C_f/SiC复合材料表面光学涂层（英文）

本研究提出一种C_f/SiC复合材料表面改性新方法为水基浆料涂覆结合原位反应烧结工艺。系统研究了SiC和炭黑在水基浆料中的共分散、粘结剂的量和浆料固含量对浆料流变性能的影响、涂层的微观结构和性能等。研究结果表明:采用水基浆料涂覆工艺可在基材表面制备一层气孔率达49%的多孔C/SiC预涂层;通过液相渗硅原位反应工艺,多孔预涂层转变为高致密、与基材强结合的光学涂层,并且在涂层与基材间形成了~15μm的化学反应过渡层;Si/SiC涂层的维氏硬度为(14.19±0.46)GPa,断裂韧性为(3.02±0.30)MPa·m1/2;经过精细研磨抛光,涂层的表面粗糙度可达2.97 nm RMS。     

高纯三甲硅烷基胺制备工艺的技术进展

三甲硅烷基胺是集成电路制造中重要的硅基前驱体，广泛用于高深宽比结构的硅介电膜沉积。介绍了合成三甲硅烷基胺的相关反应原理，综述了高纯三甲硅烷基胺的制备工艺，分析了各自的优点及不足，并展望了未来的发展趋势。     

不同氧化物对C／C复合材料SiC涂层性能的影响

分别以MgO、Al2>O3和B2O3为添加剂,利用包埋法在炭/炭(C/C)复合材料表面制取了单层SiC涂层,并在这三种SiC涂层表而采用相同包埋工艺得到SiC外涂层.研究了这三种氧化物对SiC涂层组织结构及抗氧化性能的影响.通过SEM、EDS和XRD分析表明,以MgO为添加剂得到的单层SiC涂层疏松且含有大量孔洞;以Al2O3为添加剂得到的涂层较为致密,但存在部分孔洞;以B2O3为添加剂时涂层均匀、致密.在1500℃空气介质中的氧化实验表明,以B2O3为添加剂的双层SiC涂层(～200μm)可有效保护C/C复合材料200h不被氧化.     

水基浆料涂覆结合原位反应制备Cf/SiC复合材料表面光学涂层

本研究提出一种C_f/SiC复合材料表面改性新方法为水基浆料涂覆结合原位反应烧结工艺。系统研究了SiC和炭黑在水基浆料中的共分散、粘结剂的量和浆料固含量对浆料流变性能的影响、涂层的微观结构和性能等。研究结果表明: 采用水基浆料涂覆工艺可在基材表面制备一层气孔率达49%的多孔C/SiC预涂层; 通过液相渗硅原位反应工艺, 多孔预涂层转变为高致密、与基材强结合的光学涂层, 并且在涂层与基材间形成了~ 15 μm的化学反应过渡层; Si/SiC涂层的维氏硬度为(14.19 ± 0.46) GPa, 断裂韧性为(3.02 ± 0.30) MPa·m^1/2; 经过精细研磨抛光, 涂层的表面粗糙度可达2.97 nm RMS。     

SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的研究进展

介绍了SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的烧结合成方法,将各动力学因素(晶须含量、混合工艺和烧结温度)对热压烧结法制备SiC晶须增韧陶瓷基复合材料的影响进行了详细阐述,叙述并讨论了SiC晶须增韧的不同机理,并展望了该领域的研究方向.     

CVD SiC涂层SiC纤维增强SiC复合材料的研究

本文采用CVD技术对KD-1 SiC纤维作涂层处理,再通过聚碳硅烷浸渍裂解法制备单向SiCf/SiC复合材料.研究了不同沉积时间的CVDSiC涂层对SiCf/SiC复合材料性能的影响,同时运用SEM研究了SiC纤维表面SiC涂层的形貌.结果表明:经过5小时CVDSiC涂层SiCf/SiC复合材料具有良好的力学性能和抗氧化性能.     

由PDMS与PVC共热解聚碳硅烷制备SiC-C纤维

以聚二甲基硅烷(PDMS)与聚氯乙烯(PVC)为原料,经过共热解聚合反应合成了聚碳硅烷(PCS P),并制备出SiC C纤维.利用IR、XRD、XPS等分析方法对先驱体PCS P与SiC C纤维的组成、结构与性能进行了研究.结果表明,在PVC的引入量适当的条件下,通过共热聚将少量的短碳链引入到聚碳硅烷结构中,使SiC-C纤维的电阻率显著降低到10-1～101Ω·cm,并保持了良好的结晶性和耐氧化性.     

含氢苯基硅树脂的制备及其在涂层中的应用

在固体酸催化下,以苯基三乙氧基硅烷(PTES)、二甲基二乙氧基硅烷(DMES)、四甲基环四硅氧烷(D_4~H)、八甲基环四硅氧烷(D4)、六甲基二硅氧烷(MM)和四甲基二硅氧烷(D_2~H)为主要原料,通过水解缩聚法合成了一系列Si—H键、D链节含量分别不同的含氢苯基硅树脂HPSR。用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(~1 H NMR)对其进行了结构表征。将所制的HPSR与乙烯基硅橡胶VPS以n(Si—H)∶n(Vi)=1.2∶1.3的摩尔比混合,并加入剂量的络合铂催化剂、铂抑制剂,以及占总质量10%的白炭黑和钛白粉,在160℃下固化10~15min即制得透明的耐高温硅橡胶涂层,并对其耐热性和力学性能进行研究。结果表明,当HPSR分子中Si—H键含量为5mmol/g,MD∶MR=10%时,对应制备的涂层耐热性、柔韧性以及力学性能最佳。     

添加填料合成SiC（Al）纤维的先驱体聚铝碳硅烷

以聚硅碳硅烷和乙酰丙酮铝为原料,在反应装置的裂解柱中加入填料,在常压下合成了聚铝碳硅烷.结果表明:添加填料使合成聚铝碳硅烷的时间缩短46%,聚铝碳硅烷的从1008增大到2436,分子量的分布变窄,—Si—Si—键的含量低;在N_2气氛中,在400℃以下失重减少,在1200℃陶瓷的产率从65%提高到69%;加入填料可促进—Si—Si—链转化为—Si—C—Si—链,制备出的聚铝碳硅烷纤维在预氧化过程中氧的增重少,预氧化烧成后得到的Si—Al—C—O连续纤维强度为2.1 GPa,在Ar中1800℃烧结可得到致密的SiC(Al)纤维.纤维的结晶行为与不加填料时的类似.