氮化硅（Si3N4）纖維具有優(yōu)越的力學(xué)性能、良好的耐熱沖擊性、高耐氧化性、高絕緣性以及良好的彈性模量,主要應(yīng)用于陶瓷金屬基復(fù)合材料的增強材料和防熱功能復(fù)合材料的制備。聚合物先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法是制備氮化硅陶瓷纖維的主要方法之一,主要包括聚硅氮烷合成、紡絲、不熔化處理和高溫?zé)伤牟焦ば�。論文重點研究了聚硅氮烷的制備、結(jié)構(gòu)表征及紡絲性能,并初步探討了不熔化處理及陶瓷化性能。研究以甲基氫二氯硅烷與二甲基二氯硅烷為原料,通過不同原料配比的共氨解反應(yīng)制備得到硅氮烷低聚物,再經(jīng)低聚物熱聚合反應(yīng)得到一系列聚硅氮烷先驅(qū)體:PSZ-50、PSZ-60、PSZ-63、PSZ-65、PSZ-67（PSZ-X:X為甲基氫二氯硅烷所占的比例）。采用凝膠滲透色譜（GPC）、紅外光譜儀、X射線電子能譜、熱失重分析儀、旋轉(zhuǎn)流變儀、掃描電子顯微鏡等多種分析手段對其分子結(jié)構(gòu)、紡絲性能、不熔化處理及陶瓷化性能進(jìn)行分析研究,得到以下結(jié)論:（1）聚硅氮烷PSZ-65為最優(yōu)配比先驅(qū)體,熔融狀態(tài)下紡絲性能優(yōu)異。所制得的聚硅氮烷PSZ-50、PSZ-60、PSZ-63、PSZ-65為無色透明脆性固體,PSZ-67為白色蓬松脆性固體。對其進(jìn)行... 

【文章來源】：浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１氮化硅結(jié)構(gòu)單元示意圖ｉ１３ｉ??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｎｉｔｒｉｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ?ｕｎｉｔ??

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?聚硅氮烷陶瓷先驅(qū)體的制備、紡絲及陶瓷化性能研究??圖１．２碳化硅晶體基本組成示意圖ｌ２１ｌ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｂａｓｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｃａｒｂｏｎ．??表１．２常見的碳化硅晶型及其晶格系數(shù)ＰＩ??Ｔａｂｌｅ?１．２?Ｃｏｍｍｏｎ?ｓｉｌｉｃｏｎ?ｃａｒｂｏｎ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｆｏｒｍｓ?ａｎｄ?ｌａｔｔｉｃｅ?ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ??晶體類型?晶體結(jié)構(gòu)?層數(shù)?ａ／ｎｍ?ｃ／ｎｍ??３Ｃ?立方?３?０．４３９４?一??２Ｈ?六方?２?０．３０８２?０．５０３９??４Ｈ?六方?４?０．３０７３?１．００５３??６Ｈ?六方?６?０．３０７３?１．５１１８??１５Ｒ?菱方?１５?１．２６９０?３．７７００??ＳｉＣ陶瓷纖維根據(jù)其長度標(biāo)準(zhǔn)來劃分主要分為連續(xù)纖維、短切纖維以及晶須三類，根??據(jù)其結(jié)構(gòu)特點來劃分主要分為單晶纖維和多晶纖維兩類，根據(jù)其集束狀態(tài)來劃分主要分為??單絲纖維和束絲纖維。ＳｉＣ晶須是一種直徑為０．１？１?ｎｍ、長度為２０？５０?ｕｎｉ的小尺寸高純度??單晶短纖維。通過先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備得到的ＳｉＣ連續(xù)纖維為多晶纖維，其直徑為１２？２０?ｐｍ。??ＳｉＣ纖維具有一系列優(yōu)異的性能，如高強度１２５１高模量ｌ２６，２７ｋ耐高溫［２８，２９］、抗氧化［３Ｑ，３１］??等，其與金屬、陶瓷及聚合物基體均具有優(yōu)異的相容性，作為當(dāng)代復(fù)合材料高性能增強體，??其避免了碳纖維高溫條件下與金屬發(fā)生反應(yīng)這一不足，目前在航空、航天、汽車、電子、??能源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。??當(dāng)前研究結(jié)果表明，先驅(qū)體轉(zhuǎn)

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?聚硅氮烷陶瓷先驅(qū)體的制備、紡絲及陶瓷化性能研究??硅陶瓷纖維。與其他制備方法相比，先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備ＳｉＣ陶瓷纖維具有以下優(yōu)勢：（１）其??聚合反應(yīng)溫度較低，３００?°Ｃ以下即可聚合完成，在１０００？１２００?°Ｃ下即可完成熱裂解，且熱??裂解反應(yīng)可在低壓或常壓條件下進(jìn)行；（２）先驅(qū)體在熔融狀態(tài)下具有很好的流動性，可用??于制備形狀復(fù)雜的陶瓷材料組件，且制備過程中對纖維等增強材料的熱損耗和機(jī)械損耗小，??可以最大限度地保持所用材料的性能％＿３８］。??１．３聚硅氮烷合成與應(yīng)用研宄進(jìn)展??聚硅氮烷是在分子主鏈中具有重復(fù)硅氮鍵的有機(jī)聚合物，以分子結(jié)構(gòu)中硅原子數(shù)目為??劃分依據(jù)，聚硅氮烷聚合物又分為二甲硅基胺、三甲硅基胺等［３９，５９］。聚硅氮烷的分子結(jié)構(gòu)??如圖１．３所示。??Ｒ?Ｒ！???－Ｓｉ?Ｎ４－ｆｓｉ?Ｎ???Ｊ?ｍｌ?ｎ??Ｒ?Ｒ２??Ｒ，Ｒｉ，Ｒ２為氛原子或甲基，苯基，乙稀基等有機(jī)基團(tuán)??圖１．３聚硅氮烷的分子結(jié)構(gòu)Ｗ??Ｆｉｇ．?１．３?Ｔｈｅ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｐｏｌｙｓｉｌａｚａｎｅ??聚硅氮烷聚合物具有優(yōu)異的化學(xué)特性：硅氮鍵夾角小，硅氮分子鍵張力大。由此導(dǎo)致??其分子主鏈不易成環(huán)，在聚合反應(yīng)過程中回咬、重排等副反應(yīng)發(fā)生概率低。聚硅氮烷分子??結(jié)構(gòu)Ｓｉ－Ｎ鍵夾角如圖１．４所示ｔ％。聚硅氮烷具有優(yōu)異的熱化學(xué)穩(wěn)定性以及熱力學(xué)性質(zhì)，可??作為有機(jī)聚合物補強填料，用來增強聚合產(chǎn)物的耐熱性能與熱化學(xué)穩(wěn)定性。聚硅氮烷自身??的特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)，使得其可以通過改變硅原子或氮原子的取代基來設(shè)計具有特定化學(xué)性能??的聚硅氮烷有機(jī)聚合物＠１。??５??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低合金鋼防高溫氧化涂料的制備與性能[J]. 朱李艷,周俐,梁健,李國安.  金屬熱處理. 2018(05)
[2]聚硅氮烷合成方法與應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 黃健,高利珍,付俊杰,紀(jì)蘭香,鄧建國,鄧志華.  化工新型材料. 2016(08)
[3]有機(jī)硅樹脂對免燒成碳化硅耐火材料性能的影響[J]. 茹紅強,聶曉波,王偉.  稀有金屬材料與工程. 2015(S1)
[4]γ輻照聚碳硅烷先驅(qū)絲熱解制備氮化硅陶瓷纖維及性能[J]. 黎陽,高家誠.  硅酸鹽學(xué)報. 2013(10)
[5]全氫聚硅氮烷（PHPS）涂層材料研究進(jìn)展[J]. 張宗波,肖鳳艷,羅永明,徐彩虹.  涂料工業(yè). 2013(04)
[6]陶瓷前驅(qū)體聚硅氮烷的制備研究進(jìn)展[J]. 滕雅娣,張大偉,管國生.  有機(jī)硅材料. 2013(01)
[7]氮化硅陶瓷的制備及性能研究進(jìn)展[J]. 王會陽,李承宇,劉德志.  江蘇陶瓷. 2011(06)
[8]聚碳硅烷低溫制備碳化硅泡沫陶瓷[J]. 劉衛(wèi),黎陽,陳璐.  硅酸鹽學(xué)報. 2011(11)
[9]環(huán)硅氮烷的合成與應(yīng)用研究進(jìn)展（1）——環(huán)二硅氮烷[J]. 滕雅娣,孫馳宇,盛永剛,王淑麗.  有機(jī)化學(xué). 2011(06)
[10]Preparation and characterization of continuous high-temperature resistant Si-Al-C fibers by one-step method[J]. ZHENG ChunMan, LI XiaoDong, WANG Hao, ZHAO DaFang & HU TianJiao School of Aerospace and Materials Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China.  Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2008(09)

博士論文
[1]碳納米管增強碳化硅纖維和復(fù)合材料的基礎(chǔ)研究[D]. 王海哲.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[2]先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備氮化硼纖維研究[D]. 雷永鵬.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[3]先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備SiBN陶瓷纖維研究[D]. 唐云.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]碳熱還原氮化法制備氮化硅纖維及其在多孔陶瓷中的應(yīng)用研究[D]. 崔杰.中北大學(xué) 2018
[2]液態(tài)超支化聚碳硅烷的制備及其紫外交聯(lián)固化研究[D]. 鐘希強.寧波大學(xué) 2017
[3]耐熱型N-甲基聚硅氮烷液體硅橡膠的合成及性能研究[D]. 黃健.太原理工大學(xué) 2016
[4]聚碳硅烷纖維成型的基礎(chǔ)研究[D]. 劉輝.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2002



本文編號：3614258