工程化学工程化学 (90).pdf

第21卷第6期高分子材料科学与工程.21,.6

VolNo

2005年11月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGNov.2005

SiC陶瓷纤维先驱体设计原则及合成研究进展

郑春满,李效东,余煜玺,曹峰

(国防科技大学航天与材料工程学院国防科技重点实验室,湖南长沙410073)

摘要:总结阐述了SiC陶瓷纤维先驱体的设计原则,对国内外SiC陶瓷纤维先驱体的主要合成方法进行

了总结。在设计原则的指导下,比较了各种合成方法的优缺点,包括先驱体的产率、杂元素含量、分子形

态、分子量及其分布等结构参数,先驱体可纺性以及制备的SiC纤维的性能;并根据设计原则和研究进

展提出,降低先驱体中杂元素含量,提高陶瓷产率并兼顾可纺性、稳定性要求是SiC陶瓷纤维先驱体分

子设计的方向;指出国内SiC陶瓷纤维的发展要立足于创新,通过不同途径制备出符合要求的陶瓷先驱

体。

关键词:碳化硅;陶瓷纤维;先驱体;设计;合成;聚碳硅烷

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中图分类号:TQ343.6文献标识码:A文章编号:2005

1前言2SiC陶瓷纤维先驱体设计原则

近年来,陶瓷纤维增强基复合材料有了迅2.1组成中非目标元素少,产物纯,陶瓷转化

猛的发展。作为一种新型的无机纤维,SiC陶瓷率高

纤维具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀以及力学性能目标陶瓷的组成和结构与先驱体的组成和

优良等特性,广泛应用于导弹、航天等高技术领结构有着密切关系。先驱体分子结构微小的变

域[1～3]。化往往很大程度地引起陶瓷结构和性能的变

有机聚合物先驱体转化法制备陶瓷纤化。对于陶瓷纤维先驱体而言,合理的

SiCSiCSiC

维的原理是将含有目标陶瓷元素组成的高聚物比对提高纤维力学和高温性能等非常重要。研

经过纺丝制备成有机纤维,然后通过化学反应究表明[7,8],SiC纤维中富余的碳或硅对其高温

使其交联成为立体网状结构的“热固性”纤维,稳定性都是不利的。由于碳化硅陶瓷先驱体在

最后高温处理得到陶瓷纤维。先驱体转化法中热分解过程中以气体形式失去的小分子一般是

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最关键的因素是先驱体的合成和性质,它的好烷烃如和富碳的硅烷如,

CH4HSiCH33HSi

())

坏直接决定了所制备的