[發明專利]一種近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201210136087.6
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN102634867A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 邵長偉;宋永才;薛金根;王應德;王浩;王軍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: D01F9/10
• 分類號: D01F9/10;D01F11/00;D01D5/08;D01D10/02
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所 43205
• 代理人: 寧星耀;許伯嚴

1.一種近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將500ML液態聚碳硅烷或液態聚硅烷分散于1L二甲苯中，加入0.1-5g?Rh或Ru催化劑，在99.999%高純氮氣保護下加熱至蒸餾出二甲苯后，繼續在320-480℃反應，并在此最終溫度下保溫2-12小時，然后在室溫下加入500ML二甲苯，加熱溶解后過濾，將濾液在320-380℃下進行減壓蒸餾以除去溶劑和低分子量聚合物，冷卻，得高分子量聚碳硅烷；

（2）將步驟（1）所得高分子量聚碳硅烷置于熔融紡絲裝置的熔筒中，在99.999%高純氮氣保護下加熱升溫至320-420℃，待其成為均勻熔體后，在260-360℃，0.1-0.8MPa壓力下，以250-650m/min速度進行牽伸，得到直徑為8-18????????????????????????????????????????????????m的連續固態高分子量聚碳硅烷纖維；

（3）將步驟（2）所得連續固態高分子量聚碳硅烷纖維置于不熔化處理裝置中，抽真空，然后充99.999%高純氮氣，重復3次后，以160-200L/h的速度通入含多重鍵有機化合物的活性氣氛，按2-30℃/min的升溫速度加熱到300-450℃，并在該溫度下保溫處理1-6小時后，冷至室溫，制得不熔化纖維；

（4）將步驟（3）所得不熔化纖維置于高溫氣氛爐中，在氫氣或含氫氣的混合氣保護下，按60-240℃/小時的速度升溫至1000-1300℃，保溫0.5－1.5h，制得脫碳的SiC纖維；?

（5）將步驟（4）所得脫碳的SiC纖維置于99.999%高純氬氣保護的高溫爐中，按100-300℃/h的速度升溫至1350-1500℃，然后保溫燒結處理0.5-2小時，得近化學計量比的SiC纖維。

2.根據權利要求1所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，所述液態聚碳硅烷為以Si-C鍵構成主鏈的有機硅聚合物；所述液態聚硅烷為以Si-Si鍵及Si-C鍵構成主鏈的硅烷聚合物，其結構為線性或環狀。

3.根據權利要求1所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，加熱至蒸餾出二甲苯后，繼續在380-460℃反應，并在此最終溫度下保溫4-6小時。

4.根據權利要求1所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，所述Rh或Ru催化劑為RhCl₆、RuCl₆。

5.根據權利要求1所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述含多重鍵有機化合物，是具有多重鍵結構的低沸點、易揮發的烯烴、炔烴類有機化合物。

6.根據權利要求5所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，所述含多重鍵有機化合物，是乙烯或乙炔。

7.根據權利要求1所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，含多重鍵有機化合物的活性氣氛通入的速度為170-180?L/h。

8.根據權利要求1所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述含氫氣的混合氣，是指氫氣與99.999%高純氮氣或99.999%高純氬氣的混合氣體。

9.根據權利要求1所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，將步驟（3）所得不熔化纖維置于高溫氣氛爐中，在氫氣或含氫氣的混合氣保護下，按80-120℃/小時的速度升溫至1000-1300℃，保溫1h。

10.根據權利要求1所述的近化學計量比的碳化硅纖維的制備方法，其特征在于，步驟（5）中，將步驟（4）所得脫碳的SiC纖維置于99.999%高純氬氣保護的高溫爐中，按150-220℃/h的速度升溫至1350-1500℃，然后保溫燒結處理1-1.5小時，得近化學計量比的SiC纖維。