[發明專利]一種聚碳硅烷陶瓷先驅體材料的軟化點和熔程的測試方法

在審

• 申請號: 202110382328.4
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN115201251A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 陳麗濱;賀衛東;陳曉東;陳家煌
• 申請（專利權）人: 福建立亞化學有限公司
• 主分類號: G01N25/04
• 分類號: G01N25/04
• 代理公司: 北京立成智業專利代理事務所(普通合伙) 11310
• 代理人: 張厚山

本發明公開了一種聚碳硅烷陶瓷先驅體材料的軟化點和熔程的測試方法，聚碳硅烷陶瓷先驅體材料的軟化點和熔程的測試方法，包括如下步驟：取適量PCS樣品于碳化鎢研缽中進行研磨；將研磨后的細小PCS樣品用篩網過篩；用毛細管來裝填過篩后的PCS樣品，并用毛細管固定夾具上的測量槽來檢查PCS樣品的裝填高度；將毛細管放置于全自動毛細管裝填裝置中，并設置撞擊次數，以制得樣品量一致且裝填緊密的毛細管樣品；將裝填緊密的毛細管樣品進行模溫測試；其中，控制起始溫度與軟化點在3～5倍的加熱速率。采用上述技術方案后，本發明可以準確的得到PCS的軟化點和熔程數據。該測試方法可減少人為操作誤差，重復性好，可操作性強，具有實際應用價值。

技術領域

本發明涉及陶瓷先驅體材料領域，尤其涉及一種聚碳硅烷陶瓷先驅體材料的軟化點和熔程的測試方法。

背景技術

聚碳硅烷(PCS)是有機高分子聚合物，它的熔融過程與化學品相似，但這一過程不像化學品那樣發生在約0.2℃左右的狹窄溫度范圍內，而是有一個較寬的熔融溫度范圍，這個溫度范圍通常稱為熔程。兩限分別稱為初熔溫度和終熔溫度，初熔溫度即開始熔融的溫度，通常稱為軟化點，終熔溫度即物質完全熔融的溫度，也稱終熔點。

PCS熔融過程出現邊熔融、邊升溫的現象不僅與分子的結構有關，還與其分子量分布有關。研究表明，聚碳硅烷的軟化點與分子量成正比，分子量越高，其軟化點越高，而分子量的分布寬窄影響著熔程的大小。PCS主要應用于制備連續碳化硅纖維和碳化硅陶瓷基復合材料，不同的應用方向對分子量的控制不同，因此，軟化點和熔程是聚碳硅烷的重要特性指標。準確的測定軟化點和熔程不僅對PCS的合成控制有重要意義，對于后續的紡絲工藝和陶瓷化工藝也尤為重要。

目前，PCS的軟化點和熔程的測試方法，采用全自動熔點儀進行測試：將毛細管放進加熱爐里，按預先設定的起始溫度、結束溫度和升溫速率進行加熱，從光源發射的光束通過光通道射到樣品，攝像系統捕捉樣品在結晶狀態時的反射光線，和在熔融狀態時的透射光線。樣品在熔融過程中隨著溫度的升高會產生透光度的變化，這些光強度的變化通過光傳感器檢測并轉化為電壓，輸出的數據被送到記錄儀，記錄熔融曲線并讀出熔點。PCS的熔融過程曲線見圖1所示。

PCS的軟化點和熔程的測試過程主要有以下步驟：(1)樣品的研磨；(2)毛細管的裝填；(3)設置起始溫度、結束溫度和升溫速率等相關參數；(4)樣品放入加熱爐加熱熔融，儀器記錄結果。其中，毛細管的裝填是得到準確結果的關鍵。各個毛細管內的樣品的裝填量應該一致，樣品裝填量上的輕微差異也可能導致測試的軟化點和熔程有差異。樣品的裝填緊密程度也影響著測試結果的準確性，樣品裝填不夠緊密，則導致樣品在熔程過程中產生塌陷和孔洞，樣品收縮彎曲，均會使測得的軟化點偏低。

目前，PCS的軟化點和熔程的測試方法中主要存在以下幾個問題。

(1)PCS樣品在研磨過程中易起靜電，影響毛細管的裝填，導致樣品裝填不夠緊密。樣品的研磨采用瑪瑙研缽進行研磨。PCS是絕緣材料，其導電性極差，而瑪瑙研缽亦是絕緣材料，研磨時導致靜電的產生。

(2)樣品粒徑不一致，導致測試結果重復性差。全自動熔點儀通過樣品透光度的變化來記錄熔融曲線。樣品粒徑不同，對光的反射不同，光強度也不同，記錄的熔融曲線有差異，從而影響軟化點的讀取。

(3)毛細管的裝填方式導致測試結果重復性差。目前樣品裝填方式有三種：首先是將毛細管的開口端插入樣品來裝填樣品，第一種為了使樣品緊密，將毛細管開口端朝上，在硬的表面敲打毛細管；第二種方式直接用夯實棒夯實毛細管；第三種為了制得重復性一致的樣品，將毛細管從大約1米長的直管內掉落,重復數次，直至樣品進入毛細管底部。前述兩種方式，對于樣品的制備存在著人為操作誤差，每個人的敲打方式不同，其敲打的力度，敲打的方向以及敲打的頻率和次數各不相同。而用夯實棒夯實，每個人的夯實力道也不一致，導致樣品緊密程度不一致，樣品重復性差。第三種方式雖然樣品重復性較好，但是樣品裝填不夠緊密，導致樣品在熔融過程中產生塌陷和孔洞，影響測試結果。其熔融狀態及熔融曲線如圖2所示。