專利名稱：一種Si－C－N陶瓷纖維的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種陶瓷纖維的制備方法，特別是用主鏈上含碳碳重鍵的聚環(huán)二硅氮烷作為陶瓷前聚體，在高溫下裂解制備Si-C-N陶瓷纖維的方法。
材料研究學(xué)報(bào)，1997,11(6),P594報(bào)道氮化硅基復(fù)相陶瓷和碳化硅基復(fù)相陶瓷是目前在空氣中使用的最好的二種高溫結(jié)構(gòu)材料，是陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)用的最佳的優(yōu)選材料。Am.Ceramic Soc.Bull.,1983,62,P893報(bào)道由聚硅烷作為陶瓷前聚體，經(jīng)高溫裂解制取碳化硅纖維(Nicalon纖維)的方法。反應(yīng)過程如下
J.Polym.Sci.,Polym.Chem.1990,28,P955報(bào)道了由聚硅碳烷作為陶瓷前聚體，高溫裂解制取碳化硅纖維的方法。
上述已有技術(shù)的纖維制備方法，制得的纖維只含有碳化硅成分，不含氮化硅成分。
本發(fā)明的Si-C-N陶瓷纖維的制備方法是通過主鏈上含碳碳重鍵的聚環(huán)二硅氮烷在催化劑作用下，聚環(huán)二硅氮烷中的乙炔基與硅氫化合物發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，得到陶瓷前聚體，在N2保護(hù)下經(jīng)熔融紡絲。紡好的絲在N2保護(hù)下，900-1100℃高溫裂解轉(zhuǎn)化為Si-C-N陶瓷纖維。
上述的聚環(huán)二硅氮烷的結(jié)構(gòu)示意如下
其中R1代表1-6個(gè)C原子的烷基、苯基、萘基。
R2代表1-6個(gè)C原子的烷基、苯基、萘基。
n代表1-100的整數(shù)上述硅氫化合物是
n=2,3,4,5,6
n=2,3,4,5,6,7,8Ph(OSiMe2H)3Ph2(OSiMe2H)2上述催化劑是H2PtCl6,Rh2(CO)4Cl2,RhCl(PPh3)3,RhCl2(PPh3)2,RhCl3(PPh3)，本發(fā)明的Si-C-N陶瓷纖維的制備方法是按下列順序、步驟進(jìn)行的1．聚環(huán)二硅氮烷與1-20wt％的硅氫化合物混合均勻，2．在N2保護(hù)下加熱，使上述混合物熔融，攪拌0.5-3小時(shí)，加入1-40ppm的催化劑，3．在N2保護(hù)下，熔融紡絲，
4．紡好的絲，在N2保護(hù)下，100-300℃加熱2-5小時(shí)，使纖維絲交聯(lián)固化。再按每小時(shí)60℃的升溫速率繼續(xù)加熱到900-1100℃，即得到Si-C-N陶瓷纖維。
采用本發(fā)明的制備方法得到的陶瓷前聚體，經(jīng)過交聯(lián)紡絲后，在900-1100℃，高溫裂解得到的陶瓷纖維的抗拉強(qiáng)度為500-800MPa，抗拉模量為5-8GPa。
實(shí)施例1聚環(huán)二硅氮烷
，加入5-20wt％的含氫硅油(
，氫含量為1.0-1.6％)，混合均勻后，在N2保護(hù)下加熱到230℃，迅速加入5-10ppm的催化劑Rh2(CO)4Cl2，攪拌均勻后熔融紡絲。
將紡好的10-20cm長(zhǎng)的絲，在N2保護(hù)下，200℃加熱2-5小時(shí)，使聚環(huán)二硅氮烷與含氫硅油交聯(lián)、固化后，再以每小時(shí)60℃的升溫速率加熱到1000℃，繼續(xù)保持1000℃的高溫1-3小時(shí)，即得到Si-C-N陶瓷纖維。
經(jīng)XPS光電子能譜分析，纖維組成為N∶Si∶C=1∶2.17∶14.63纖維的產(chǎn)率為75％。
纖維的抗拉強(qiáng)度為600MPa纖維的抗拉模量為5.6GPa
權(quán)利要求
1．一種Si-C-N陶瓷纖維的制備方法，其特征在于所述的陶瓷纖維的制備方法是通過主鏈上含碳碳重鍵的聚環(huán)二硅氮烷在催化劑作用下，聚環(huán)二硅氮烷中的乙炔基與硅氫化合物發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，得到陶瓷前聚體，在N2保護(hù)下經(jīng)熔融紡絲，和裂解轉(zhuǎn)化制得。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Si-C-N陶瓷纖維的制備方法，其特征在于所述的聚環(huán)二硅氮烷與硅氫化合物的量重百分?jǐn)?shù)為1-20。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Si-C-N陶瓷纖維的制備方法，其特征在于所述的催化劑為5-10ppm的Ph2(CO)4Cl2。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Si-C-N陶瓷纖維的制備方法，其特征在于所述的交聯(lián)固化反應(yīng)為在100-300℃加熱2-5小時(shí)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Si-C-N陶瓷纖維的制備方法，其特征在于所述的裂解溫度為900-1100℃。
全文摘要
本發(fā)明的一種Si－C－N陶瓷纖維的制備方法，是采用主鏈上含碳碳重鍵的聚環(huán)二硅氮烷在催化劑作用下，聚環(huán)二硅氮烷中的乙炔基與硅氫化合物發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，得到陶瓷前聚體，在N
文檔編號(hào)C04B35/584GK1237563SQ9810219
公開日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者謝擇民, 胡曉明, 范召東, 彭文慶, 李永明, 高偉, 鄧小東, 汪倩 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所