聚硼硅氮烷先驱体的合成及其目标陶瓷SiBNC的性能

以三氯化硼、甲基氢二氯硅烷、六甲基二硅氮烷为起始原料,通过共缩合路径合成了SiBNC陶瓷先驱体-聚硼硅氮烷(PBSZ),将PBSZ在氨气气氛中高温热解可得SiBNC陶瓷.对先驱体及其陶瓷产物的组成、结构和高温结晶性能进行了研究.结果表明,先驱体的骨架结构为-Si-N-B-,其中,B、N以硼氮六环形式存在.1000℃的陶瓷产率为61%,陶瓷中碳含量低于0.5%,具有较好的热稳定性能,能够在1700℃以上保持非晶,在1850℃部分结晶,主要由Si3N4、BN和少量SiC组成,1500℃-1850℃间质量损失约为10%.     

SiBCN陶瓷前驱体高温裂解机理

SiBCN是目前重要的高温非晶材料之一。非晶结构表征是研究非晶材料形成过程的关键。采用固态NMR和FT-IR为主要的研究手段研究聚硅硼碳氮烷的热稳定性和SiBCN陶瓷前驱体高温裂解机理。研究表明, 陶瓷化转变过程分为三个阶段, 第一阶段是产生引发剂, 即聚合物前驱体中的叔碳脱氢转化成季碳自由基; 第二阶段是链增长和链终止, 季碳自由基首先攻击碳甲基, 使甲基脱落生成新的自由基, 随着温度的升高, 自由基还会攻击硅甲基, 生成新的自由基。在生成新的自由基过程中使链增长。当自由基与自由基结合时, 链终止; 第三阶段是陶瓷化, 通过脱氢将已经无机化的中间产物转化成陶瓷, 形成无机三维连续非晶网络。第一、二阶段属于有机转变, 第三阶段属于无机转变。当转化成陶瓷时, 陶瓷内只含有Si、B、C和N四种元素, 端基完全脱落。     

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。     

聚硼硅氮烷的合成及其热解产物的组成及结构

以甲基氢二氯硅烷、三氯化硼、六甲基二硅氮烷为起始原料, 采用共缩合原理合成了聚硼硅氮烷(PBSZ)先驱体, 将PBSZ分别在N₂和NH₃/N₂气氛中高温热解得到SiBNC陶瓷. 利用元素分析、XPS、NMR、FT-IR、XRD等分析手段对PBSZ及其陶瓷产物的组成、结构和热稳定性进行了表征. 结果表明, 先驱体的结构骨架为-Si-N-B-, 其中B、N以硼氮六环的形式存在, C以Si-CH₃形式存在. 1000℃时两种气氛中陶瓷产率分别为63wt%和61wt%, 1500～1850℃之间失重分别为3.8wt%和10.0wt%. 所得陶瓷的主要相组成均为Si₃N₄、BN和SiC, 并且均能在1700℃以上保持非晶, 在1850℃时部分结晶. N₂中热解产物比NH₃/N₂中热解产物有更好的稳定性, 更不易结晶.     

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。     

SiAlCN前驱体低温陶瓷化过程研究

采用异丙醇铝改性氨解制备的聚甲基乙烯基硅氮烷来制备聚铝硅氮烷,研究其在200～800℃下的陶瓷化过程中所发生的结构变化.采用红外光谱(IR)、气相色谱(GC)和耦合热重/差热分析(TG/DTA)对陶瓷化过程的键变化、挥发物、热失重和差热分析进行表征.结果表明:200℃之前有吸热峰是溶剂和低聚物挥发所致,此时只有1％的质量损失;质量损失主要发生在200～600℃之间,可达28％,进一步交联成键,大量CH4,H2和NH3放出;600℃到800℃只有3％的失重,陶瓷化过程基本结束.通过IR,GC和DTA推测出陶瓷化过程可能发生的变化,XRD结果表明800℃裂解产物是非晶态物质.     

不同组成的陶瓷前驱体聚硅氮烷的结构与性能的研究

以不同比例的甲基氢二氯硅烷(0,20%,50%,80%和100%(摩尔分数))和甲基乙烯基二氯硅烷为原料,采用氨解反应以及热聚合反应合成了一系列不同组成的乙烯基氢基甲基聚硅氮烷(PVHMS),其重均分子量在8.61×104~4.0×105之间。通过FT-IR和1 H NMR对该系列聚硅氮烷的结构进行了表征,发现它们属于无定型结构;0%(摩尔分数)PVHMS为线型结构,呈粘流态,可溶解于常用有机溶剂中,在N2中1 000℃热解后剩余物百分含量为61.80%;20%(摩尔分数)PVHMS具有交联的支化结构,加热变硬,不溶于常用有机溶剂,热解后剩余物百分含量为57.41%;50%(摩尔分数)PVHMS为含有少量环状结构的线型聚合物,加热到91℃变软,可溶解于常用有机溶剂中,热解后剩余物百分含量为71.00%;80%(摩尔分数)PVHMS为含有少量环状结构的线型聚合物,加热到140℃左右变软,可溶解于常用有机溶剂中,热解后剩余物百分含量为80.81%;100%(摩尔分数)PVHMS具有流苏型支化结构,可溶于热的极性有机溶剂中,加热至300℃无明显的热塑性和热固性变化,热解后剩余物百分含量为85.30%。作为陶瓷前驱体该系列聚硅氮烷既具有易加工的性能,在陶瓷化过程中又具有较高的陶瓷化收率。     

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。     

PSN/AP混合树脂体系的固化特性与流变特性

采用热分析和流变分析技术,系统地分析了耐烧蚀混合树脂体系——聚硅氮烷与烯丙基酚醛(PSN/AP)树脂体系的固化特性与化学流变特性。DSC分析表明,该树脂体系的两组分间存在固化反应的同步性,表现为单一固化放热峰,外推起始和终止反应温度分别为168和338℃。该混合树脂体系的化学流变特性无法用单一模型来描述,分析表明,当温度低于和高于起始反应温度时,可分别采用工程模型方程和阿累尼乌斯关系方程拟合。模型拟合数据与实测数据具有较好的一致性,针对VARTM成型技术,最适宜的注射温度在125℃左右。     

氮化硼先驱体的合成研究

收ＮＨ４Ｃｌ与ＢＣｌ３反应合成ＴＣＢ，然后与（Ｍｅ３Ｓｉ２）２ＮＨ和ＢＣｌ３在低温下反应获得具有硼氮六元环结构的ＢＮ陶瓷先驱体聚硼氮烷，并用ＩＲ，ＭＳ，ＤＴＡ，ＴＧ等对聚硼氮烷的结构及热稳定性进行了分析表征。结果表明，降低反应温度可提高聚硼氮烷的习率，决定产物溶解性能的主要因素是反应物料的配料比，反应所溶剂对聚硼氮烷的陶瓷产率影响最大。在１００℃下陶瓷产率可达３５－４５％。     

磁流变材料的流变性能研究

磁变流液 (Magnetorheologicalfluid)是一种新兴的智能材料 ,其流变性能可随外加磁场的变化而迅速改变。本文采用实验的方法 ,对不同组分的磁流变液 ,在不同的磁场强度、不同的剪应变率下的流变特性进行了研究 ,得到了磁流变材料的性能随磁场强度、剪应变率、磁介质百分率、磁介质微粒大小等变化的规律 ,为磁流变材料的开发研究和工程应用提供了基本依据     

壳寡糖可食性喷墨墨水的流变性

目的对可食性喷墨墨水的流变性进行研究,得到连接料壳寡糖的加入对墨水流变性的影响情况。方法通过剪切速率扫描实验和振幅扫描实验研究壳寡糖可食性喷墨墨水的流变性能,并且研究不同壳寡糖添加量对墨水流变性的影响。结果壳寡糖的质量分数由0变为4.2%时,墨水的剪切应力由3.823 Pa增加为4.837 Pa,剪切粘度由4.47×10-3 Pa·s增加为5.56×10-3 Pa·s,弹性模量由3.99×10-3 Pa减小为3.33×10-3 Pa,粘性模量由0.0199 Pa增加为0.0283 Pa,复数模量由0.0203 Pa增加为0.0285 Pa,应变相位差δ由78.75°增加为83.59°。结论壳寡糖的加入对于墨水剪切应力、剪切粘度、粘性模量、弹性模量和应变相位差δ都有一定的影响。     

微细化玉米淀粉粒度效应及其流变学行为研究

采用现代粉体机械可制备微细化玉米淀粉。随着淀粉粒度减小,其支链淀粉和直链淀粉糊的特性黏度降低,分子量下降。布拉班德黏度分析表明,微细化玉米淀粉糊化起始温度下降,热糊稳定性增强;在冷却阶段,随着粒度降低,微细化玉米淀粉的凝沉性较原玉米淀粉增强,冷糊稳定性较原玉米淀粉减弱。微细化玉米淀粉糊为非牛顿假塑性流体,其流动性随粒度降低而增加,并显示出一定的粒度效应。     

硅烷接枝聚乙烯的加工流变性能

采用HAAKE流变仪作为反应器,将不饱和硅烷熔融接枝到低密度聚乙烯(LDPE),制得硅烷接枝聚乙烯,然后将该接枝料用于毛细管流变测试和熔体流动速率测试。实验结果表明,转速越高,扭矩曲线的峰值越大,达到最高峰的时间越短,并且料温上升也越快。毛细管流变测试表明体系为假塑性流体,表现出典型的切力变稀行为。随着剪切速率的增大和温度的升高,表观黏度都呈下降趋势。随着剪切速率的增大,体系的表观黏度对温度的依赖性减小。熔体流动速率(MFR)测试表明,硅烷接枝PE的MFR随引发剂用量的增多而减小,但并非呈线性关系。     

EVOH/纳米SiO2复合材料的加工流变性能及应用

采用高级毛细管流变仪,分别测定乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)及EVOH/纳米SiO<,2>复合材料的流变性能,研究了不同温度、不同纳米SiO<,2>含量对复合材料加工性能的影响.以上述流变性能测试为参考,改变加工工艺,采用熔融共混法制备EVOH/纳米SiO<,2>复合材料并吹塑成膜,测试薄膜的性能.结果表明,随着纳米S...     

超高性能混凝土流变特性及其对纤维分散性的影响

优异的分散性能是纤维充分发挥增强增韧作用的关键。为了明确高掺量钢纤维在超高性能混凝土(UHPC)中的分散特征并提高纤维的分散性,采用抗压强度、抗弯强度等力学性能试验、混凝土流变仪以及图像分析技术,分别研究了降粘掺合料、钢纤维掺量对UHPC力学性能、流变性能以及纤维分散性能的影响。结果表明:降粘掺合料对UHPC力学性能无明显提升作用,但可显著降低UHPC基体的屈服应力和塑性粘度,同时可降低钢纤维导致的屈服应力和塑性粘度增加幅度;随着纤维掺量的增加,纤维轴向取向系数和有效利用率降低,而降粘掺合料可提高纤维轴向取向系数和有效利用率;UHPC基体的流变性能、纤维分散性能以及力学性能三者密切相关,基体流变参数越小,纤维轴向取向系数越高、纤维有效利用率越高,则UHPC力学性能越好。     

环形对苯二甲酸丁二醇酯与催化剂混合体系的流变性能

利用高温旋转黏度计,采用梯度降温的方法,研究CBT(环形对苯二甲酸丁二醇酯)树脂与CBT/催化剂混合体系在特定条件下的流变性能。结果表明:采用梯度降温方法可准确获得CBT纯树脂的真实表观黏度。CBT树脂的表观黏度随温度的降低而升高,随转速的加快而降低,在170~180℃下呈现出明显的剪切变稀现象。CBT/催化剂混合体系的反应速率随催化剂浓度的增加而加快。相同浓度下,锡含量较高的CBT/T9体系相对CBT/DBTL体系反应速率更快。较高的温度使催化剂的挥发程度加剧,结晶速率变慢,导致CBT/催化剂混合体系的反应速率随温度升高而变慢。最后研究了催化剂种类、浓度和成型温度对成型窗口时间的影响。     

植物纤维基包装材料中纤维悬浮体流变行为研究

目的 采用可再生的植物纤维机械搅拌制备植物纤维悬浮体系,探究纤维悬浮液的流变性影响因素和体系中纤维的分散与取向,为后续工业化产品的加工和运输设计奠定基础。方法 利用旋转流变仪测试纤维质量分数、长径比（纤维长度）、温度和水溶性高分子等各个因素对体系流变性能的影响。结果 纤维悬浮体系为非牛顿流体,表现剪切变稀现象。溶液的黏度随温度的变化经线性拟合符合Arrhenius方程。纤维质量分数、长径比（纤维长度）的提高均会增加体系表观黏度,促进纤维的分散及网络结构形成,而温度的提高,黏度会呈指数形式减小。加入水溶性高分子PVA和聚丙烯酰胺分散剂均会提高体系黏度,有助于纤维的分散;PVA醇解度越高,亲水基团越多,易与纤维产生更多氢键作用,形成纤维网络结构,有助于后续发泡结构控制,醇解度过高则易凝胶化。阳离子型CPAM有助于改善纤维表面负电荷,破坏纤维静电吸附,使得纤维分散更均匀。结论 纤维质量分数、长径比（纤维长度）、体系温度等因素会影响纤维悬浮液流变特性,水溶性PVA和分散剂聚丙烯酰胺的加入有助于纤维的分散,对工业化纤维浆料配比加工具有参考意义,同时体系的黏流特性有利于生产线浆料输送系统的设备设计...     

井下乳化基质输送流变特性分析

井下乳化基质的流变特性对乳化基质长距离输送压力有很大影响。采用软固体测试流变仪对井下乳化基质在固定剪切率条件下进行了时变性测试,在变剪切率条件下进行了流型测试。测试数据和试验现象表明,乳化基质是一种触变性流体,其流动形态可以用Hershal-Bulkley流变模型来表示,测得的井下乳化基质的本构方程为τ=247.59+56.93γ0.52。在输送井下乳化基质时,可以通过提前进行不破坏其稳定性的低剪切率搅拌的方法降低输送压力。     

熔融纺丝过程优化制备细直径碳化硅纤维及其对力学性能的影响

强度、模量和柔顺性作为碳化硅(SiC)纤维重要的力学性能受到纤维直径大小的影响, 而制备工艺中的熔融纺丝过程对纤维直径起决定作用。本工作研究了纺丝温度、纺丝压力和卷绕速度对聚碳硅烷(Polycarbosilane, PCS)原纤维直径的影响, 分析了纺丝过程中纤维断裂的原因, 并初步探究了SiC纤维直径与力学性能的关系。结果表明, 在一定范围内降低纺丝温度、降低纺丝压力和提高卷绕速度均能显著减小原纤维的直径。在连续纺丝的前提下, 最优纺丝工艺下得到的PCS原纤维直径为13.5 μm。随着PCS纤维直径由18.3 μm减小至13.5 μm, SiC纤维直径则由13.8 μm减小至9.5 μm, 而SiC纤维的强度与模量分别由1.7、181 GPa提高至2.9、233 GPa, 强度分布更为集中, 柔顺性得到显著提高。