本文關(guān)鍵詞：聚碳硅烷基復(fù)合材料固化與熱解研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳化硅(Si C)陶瓷是一種具有高溫承載能力強、硬度高、抗氧化、耐磨損、熱導(dǎo)率大、熱膨脹系數(shù)小、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異性能的材料,廣泛應(yīng)用于原子能、航空航天、汽車、半導(dǎo)體、電子等領(lǐng)域。本課題選取聚碳硅烷(PCS)作為先驅(qū)體制備Si C,二乙烯基苯(DVB)為溶劑和交聯(lián)劑,采用熱固化和γ射線輻射固化的方式對聚碳硅烷基樹脂進(jìn)行不熔化處理。論文首先對聚碳硅烷基樹脂的熱固化以及γ射線輻照固化機理進(jìn)行了研究,探討了反應(yīng)條件對熱固化和輻照固化的影響。結(jié)果表明:熱固化產(chǎn)物裂紋較嚴(yán)重,體系內(nèi)發(fā)生硅氫化交聯(lián)反應(yīng)和乙烯基自交聯(lián)反應(yīng)。對于聚碳硅烷基樹脂,最佳的工藝是DVB/PCS配比為0.7,熱交聯(lián)反應(yīng)溫度和時間分別為160℃和8h。γ射線輻照聚碳硅烷基樹脂,能夠引發(fā)體系激發(fā)和電離出H·以及CH2=CH·等自由基,自由基之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。輻照固化產(chǎn)物基本無裂紋,體系經(jīng)γ射線60k Gy輻照后的固化產(chǎn)物存在兩相結(jié)構(gòu),而經(jīng)γ射線100k Gy輻照的固化產(chǎn)物僅有一相,同時Tg上升。且聚碳硅烷基樹脂經(jīng)γ射線40k Gy輻照后熱固化溫度大幅降低。在聚碳硅烷基樹脂中分別添加Si C、石墨烯和氧化石墨烯填料,探討填料對聚碳硅烷基樹脂熱固化和輻照固化的影響。研究結(jié)果表明添加30vol.%Si C的樹脂熱固化產(chǎn)物基本無裂紋,樹脂中添加Si C后熱固化溫度有所下降且固化反應(yīng)活化能、反應(yīng)級數(shù)降低。分別添加0.5wt.%石墨烯和0.5wt.%氧化石墨烯的樹脂熱固化產(chǎn)物基本無裂紋但有孔隙。分別添加30vol.%Si C、0.5wt.%石墨烯、0.5wt.%氧化石墨烯的聚碳硅烷基復(fù)合體系經(jīng)γ射線60k Gy輻照后都只存在單相結(jié)構(gòu),同時Tg上升,但都低于γ射線100k Gy輻照后的純樹脂固化產(chǎn)物。Si C、石墨烯和氧化石墨烯經(jīng)γ射線60k Gy輻照后的表面形貌發(fā)生了變化,甚至氧化石墨烯的官能團(tuán)也發(fā)生了變化。聚碳硅烷基樹脂熱固化以及輻照固化產(chǎn)物熱解主要有三個階段,固化產(chǎn)物在室溫到400℃之間的重量損失較小,400℃到600℃之間的質(zhì)量損失最大,活化能大約為120k J/mol;600℃到800℃之間的熱解活化能為260k J/mol左右。產(chǎn)物在800℃以上并未出現(xiàn)失重但發(fā)生非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變。固化產(chǎn)物在1300℃、Ar中的熱解產(chǎn)物是β-Si C。聚碳硅烷基樹脂固化產(chǎn)物在600℃之前的熱解過程由隨機成核和生長機理的表面反應(yīng)控制,其熱解動力學(xué)符合Avrami-Erofeev方程;而在600℃到800℃之間的熱解過程由一維擴散控制,其熱解動力學(xué)符合拋物線法則:F(ɑ)=ɑ2。
【關(guān)鍵詞】：聚碳硅烷基樹脂 熱固化 輻照固化 熱解 碳化硅
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-13
• 第一章 緒論13-28
• 1.1 碳化硅陶瓷13-16
• 1.1.1 概述13-14
• 1.1.2 碳化硅陶瓷的制備14-15
• 1.1.3 碳化硅陶瓷的特性和用途15-16
• 1.2 先驅(qū)體轉(zhuǎn)化法制備陶瓷的研究與進(jìn)展16-23
• 1.2.1 陶瓷先驅(qū)體的發(fā)展現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 聚碳硅烷的不熔化處理18-19
• 1.2.3 聚碳硅烷熱解研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 樹脂基復(fù)合材料輻射固化研究23-26
• 1.3.1 復(fù)合材料輻射固化特點23
• 1.3.2 輻射固化復(fù)合材料的固化機理研究23-26
• 1.4 本論文的選題依據(jù)及研究內(nèi)容26-28
• 第二章 實驗原料、設(shè)備與研究方案28-34
• 2.1 實驗原料28
• 2.1.1 基體樹脂28
• 2.1.2 填料28
• 2.1.3 其他試劑28
• 2.2 實驗儀器與設(shè)備28-29
• 2.2.1 60Co-γ 射線輻照裝置28-29
• 2.2.2 其他儀器29
• 2.3 研究方案與測試分析29-34
• 2.3.1 實驗方案29-30
• 2.3.2 測試與分析30-34
• 第三章 聚碳硅烷基樹脂熱固化及輻照固化研究34-52
• 3.1 聚碳硅烷基樹脂熱固化反應(yīng)的研究34-42
• 3.1.1 聚碳硅烷基樹脂熱交聯(lián)反應(yīng)機理34-38
• 3.1.2 DVB/PCS配比及熱固化工藝對聚碳硅烷基樹脂熱固化的影響38-42
• 3.2 聚碳硅烷基樹脂輻照固化反應(yīng)的研究42-49
• 3.2.1 聚碳硅烷基樹脂輻照固化機理42-47
• 3.2.2 DVB/PCS配比及輻照工藝對聚碳硅烷基樹脂輻照固化的影響47-49
• 3.3 輻照/熱協(xié)同固化聚碳硅烷基樹脂研究49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 填料對聚碳硅烷基樹脂固化的影響52-69
• 4.1 填料對樹脂熱固化的影響52-59
• 4.1.1 Si C對樹脂熱固化的影響52-57
• 4.1.2 石墨烯對樹脂熱固化的影響57-58
• 4.1.3 氧化石墨烯對樹脂熱固化的影響58-59
• 4.2 填料對樹脂輻照固化的影響59-68
• 4.2.1 Si C對樹脂輻照固化的影響59-62
• 4.2.2 石墨烯對聚碳硅烷基樹脂輻照固化的影響62-64
• 4.2.3 氧化石墨烯對聚碳硅烷基樹脂輻照固化的影響64-67
• 4.2.4 填料對樹脂輻照固化產(chǎn)物交聯(lián)密度及剛性的影響67-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 第五章 聚碳硅烷基樹脂固化產(chǎn)物熱解研究69-82
• 5.1 熱固化樹脂的熱解行為研究69-72
• 5.2 輻照固化樹脂的熱解行為研究72-74
• 5.3 熱固化和輻照固化樹脂的熱解動力學(xué)研究74-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 第六章 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 結(jié)論82-83
• 6.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 致謝90-91
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91

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