[发明专利]聚碳硅烷先驱丝的负压氧化不熔化方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种聚碳硅烷先驱丝的负压氧化不熔化方法。

背景技术

聚碳硅烷先驱丝是聚碳硅烷通过熔融纺丝制备得到的有机硅聚合物纤维，是制备碳化硅、氮化硅陶瓷纤维的原丝。在陶瓷纤维制备过程中，为避免原丝在无机化过程中熔融，必须进行不熔化处理，以便聚碳硅烷先驱丝在高温无机化过程中保持纤维形状。

目前，聚碳硅烷纤维最为简单低廉的不熔化方法是空气常压热氧化法，该方法在聚碳硅烷先驱丝中引入了较高的氧含量，使得最终陶瓷纤维的氧含量较高，导致高温性能不理想。

发明内容

本发明的目的是：提供了一种聚碳硅烷先驱丝的负压氧化不熔化方法，它工艺控制简便、安全性好、成本较低，容易批量实现聚碳硅烷先驱丝的低氧热氧化不熔化处理，具有工业规模化应用前景，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：聚碳硅烷先驱丝的负压氧化不熔化方法，包括如下步骤：

1）将聚碳硅烷先驱丝置于不锈钢网方盘上，放置在每个不锈钢网方盘上的聚碳硅烷先驱丝的质量不超过50g；

2）将装有聚碳硅烷先驱丝的不锈钢网方盘置于真空烘箱内；

3）将真空烘箱内的空气气氛压力抽真空至-0.02～-0.06MPa ；

4）将真空烘箱升温至165～195℃后，再恒温2～16h；

5）再将真空烘箱内的气氛压力抽真空至-0.085MPa ；

6）然后将真空烘箱升温至200～215℃后，再恒温1～2h；

7）停止加热，自然冷却至室温，得到负压氧化聚碳硅烷先驱丝。

步骤1）所述的不锈钢网方盘长250mm、宽200mm，网孔目数为100～300目。

步骤1）所述的聚碳硅烷先驱丝放置方式是平铺于不锈钢网方盘上。

步骤4）中真空烘箱的升温速度为20～150℃/h。

步骤6）中真空烘箱的升温速度为5～10℃/h。

本发明抽真空采用两次分步抽取的方式，这样的方式能完全的把氧气抽出去，以防止进一步发生氧化。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明基于加热条件下聚碳硅烷先驱丝与氧发生化学反应的原理，设计了聚碳硅烷先驱丝的负压氧化不熔化方法，通过特定的方式及特定的加热条件减少反应环境中氧的分压，并实现了聚碳硅烷先驱丝的负压热氧化不熔化处理。经过本发明方法所处理获得的聚碳硅烷不熔化先驱丝，其质量增重低于12.35%，Si-H反应程度达60～80%，凝胶含量最高可达85.93%，氧含量低于9.50%，与常规常压热氧化不熔化方法制备得到的聚碳硅烷不熔化纤维（氧含量约为12~15%）相比，其氧含量有明显下降。而与成熟的常规常压热氧化不熔化方法制备碳化硅纤维相比，各工序设备无需改变，不会增加设备成本，也便于实现批量化制备，纤维成本无明显增加。

附图说明

图1是本发明的实施例所采用的聚碳硅烷先驱丝原丝的红外光谱（IR）图；

图2是本发明的实施例1的产品的红外光谱（IR）图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制

本发明的实施例1：聚碳硅烷先驱丝的负压氧化不熔化方法，包括如下步骤：

1）用洁净并干燥至恒重的表面皿精确称量45g的聚碳硅烷先驱丝原丝，并以平铺的方式置于长250mm、宽200mm，网孔目数为200目的不锈钢网方盘上；

2）将装有聚碳硅烷先驱丝的不锈钢网方盘置于真空烘箱内；

3）将真空烘箱内的空气气氛压力抽真空至-0.02MPa ；

4）将真空烘箱升以120℃/h的升温速率温至185℃后，再恒温8h；

5）再将真空烘箱内的气氛压力抽真空至-0.085MPa ；

6）然后将真空烘箱以10℃/h的升温速率升温至200℃后，再恒温1h；

7）停止加热，自然冷却至室温，得到负压氧化聚碳硅烷先驱丝。

实施例1的产品经检测，其红外光谱图如图2所示，得到的产品的增重率为9.98%；Si-H键反应程度为72.53%；凝胶含量超过73.52%；氧含量为8.60%。

本发明的实施例2：聚碳硅烷先驱丝的负压氧化不熔化方法，包括如下步骤：

1）用洁净并干燥至恒重的表面皿精确称量30g的聚碳硅烷先驱丝原丝，并以平铺的方式置于长250mm、宽200mm，网孔目数为100目的不锈钢网方盘上；

2）将装有聚碳硅烷先驱丝的不锈钢网方盘置于真空烘箱内；