[发明专利]SiBN(C)陶瓷纤维的制备方法

权利要求书

1、一种SiBN(C)陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将硼卤烷和卤硅烷溶解在有机溶剂中；

(2)将带搅拌器、恒压漏斗、蒸馏装置的反应器反复抽真空、充干燥氮气至少三次，以排除其中的空气和水分，并将反应器预冷至零下2-35℃；

(3)将原料硼卤烷、卤硅烷及小分子二硅氮烷按硼卤烷∶卤硅烷∶小分子二硅氮烷＝1∶0.1-10∶3-30的摩尔比以滴加的方式加入反应器中，边滴加边搅拌；

所述硼卤烷的分子式通式为：

BX_aR¹_3-a

其中，卤素X＝Cl或Br；R¹＝H、甲基、乙基、丙基、丁基或苯基；a＝1、2或3；所述硼卤烷还可以是上述不同取代基的硼卤烷的混合物；

所述卤硅烷为烷基卤硅烷，其分子通式为：

R²_mR³_nSiR⁴_(4-m-n)

其中，烷基R²及R³＝H、甲基、乙基、丙基、丁基或苯基；R²及R³可以相同也可不同；卤素R⁴＝Cl或Br；m及n＝0、1、2、3或4，m+n＜4；所述卤硅烷还可以是上述不同取代基的卤硅烷的混合物；

所述小分子二硅氮烷为烷基硅基二硅氮烷，其分子通式为：

(R⁵₃Si)₂NR⁶

其中R⁵＝H、甲基、乙基、丙基、丁基或苯基；

R⁶＝甲基、乙基、丙基、丁基或苯基；

所述硼卤烷、卤硅烷和小分子二硅氮烷以滴加的方式加入反应器中为：①先将硼卤烷和卤硅烷混合至反应器中，然后通过滴加的方式加入小分子二硅氮烷；或②先将小分子二硅氮烷加入反应器中，然后通过滴加的方式加入硼卤烷和卤硅烷的混合液于反应器中；

(4)滴加完毕后将反应器加热至150-500℃，并在此温度下保温2-30小时；

(5)将反应器温度降至室温-350℃，在此温度下减压蒸馏0.2-2小时，除去溶剂、低分子后，将体系降至室温，即得到聚硼硅氮烷先驱体；

(6)将第(5)步所得聚硼硅氮烷先驱体置于熔融纺丝装置中，在氮气保护下加热至高于其软化点30-80℃进行脱泡处理后，在120-300℃，2-7×10⁵Pa压力下，以50-500m/min速度进行熔融纺丝，制得直径为8-15μm的PBSZ原丝；

(7)将第(6)步所得PBSZ原丝置于不熔化容器中，用干燥氮气置换容器中的空气，升温至低于先驱体软化点5℃-25℃，然后一边通氮气一边通入BCl₃或另一卤硅烷气体5-120分钟，再通入氨气或水蒸汽，即得到不熔化纤维；

(8)在惰性气氛或活性气氛的高温炉中，将PBSZ不熔化纤维按100-200℃/hr的升温速度升温至800-1300℃，并在该温度下保温处理1-6小时；

所述惰性气氛为氩气、氮气或氦气，所述活性气氛为氨气或氢气；

(9)将第(8)步所得纤维在惰性气氛中按250-350℃/hr的升温速率升至1300-1800℃，并在该温度下保温1/1 2-4小时，降温，即得到SiBN(C)陶瓷纤维。

2、根据权利要求1所述的SiBN(C)陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，所述第(4)步，反应器加热温度至240-350℃，保温时间为8-16小时。

3、根据权利要求1或2所述的SiBN(C)陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，所述第(5)步，将反应器温度降至150-300℃，在此温度下减压蒸馏0.5-1小时。

4、根据权利要求1或2所述的SiBN(C)陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，所述第(6)步，熔融纺丝温度为1 50-240℃，压力为3-6×10⁵Pa，速度为100-300m/min。

5、根据权利要求3所述的SiBN(C)陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，所述第(6)步，熔融纺丝温度为150-240℃，压力为3-6×10⁵Pa，速度为100-300m/min。