[发明专利]一种聚碳硅烷陶瓷先驱体材料的软化点和熔程的测试方法

说明书

本发明公开了一种聚碳硅烷陶瓷先驱体材料的软化点和熔程的测试方法，聚碳硅烷陶瓷先驱体材料的软化点和熔程的测试方法，包括如下步骤：取适量PCS样品于碳化钨研钵中进行研磨；将研磨后的细小PCS样品用筛网过筛；用毛细管来装填过筛后的PCS样品，并用毛细管固定夹具上的测量槽来检查PCS样品的装填高度；将毛细管放置于全自动毛细管装填装置中，并设置撞击次数，以制得样品量一致且装填紧密的毛细管样品；将装填紧密的毛细管样品进行模温测试；其中，控制起始温度与软化点在3～5倍的加热速率。采用上述技术方案后，本发明可以准确的得到PCS的软化点和熔程数据。该测试方法可减少人为操作误差，重复性好，可操作性强，具有实际应用价值。

技术领域

本发明涉及陶瓷先驱体材料领域，尤其涉及一种聚碳硅烷陶瓷先驱体材料的软化点和熔程的测试方法。

背景技术

聚碳硅烷(PCS)是有机高分子聚合物，它的熔融过程与化学品相似，但这一过程不像化学品那样发生在约0.2℃左右的狭窄温度范围内，而是有一个较宽的熔融温度范围，这个温度范围通常称为熔程。两限分别称为初熔温度和终熔温度，初熔温度即开始熔融的温度，通常称为软化点，终熔温度即物质完全熔融的温度，也称终熔点。

PCS熔融过程出现边熔融、边升温的现象不仅与分子的结构有关，还与其分子量分布有关。研究表明，聚碳硅烷的软化点与分子量成正比，分子量越高，其软化点越高，而分子量的分布宽窄影响着熔程的大小。PCS主要应用于制备连续碳化硅纤维和碳化硅陶瓷基复合材料，不同的应用方向对分子量的控制不同，因此，软化点和熔程是聚碳硅烷的重要特性指标。准确的测定软化点和熔程不仅对PCS的合成控制有重要意义，对于后续的纺丝工艺和陶瓷化工艺也尤为重要。

目前，PCS的软化点和熔程的测试方法，采用全自动熔点仪进行测试：将毛细管放进加热炉里，按预先设定的起始温度、结束温度和升温速率进行加热，从光源发射的光束通过光通道射到样品，摄像系统捕捉样品在结晶状态时的反射光线，和在熔融状态时的透射光线。样品在熔融过程中随着温度的升高会产生透光度的变化，这些光强度的变化通过光传感器检测并转化为电压，输出的数据被送到记录仪，记录熔融曲线并读出熔点。PCS的熔融过程曲线见图1所示。

PCS的软化点和熔程的测试过程主要有以下步骤：(1)样品的研磨；(2)毛细管的装填；(3)设置起始温度、结束温度和升温速率等相关参数；(4)样品放入加热炉加热熔融，仪器记录结果。其中，毛细管的装填是得到准确结果的关键。各个毛细管内的样品的装填量应该一致，样品装填量上的轻微差异也可能导致测试的软化点和熔程有差异。样品的装填紧密程度也影响着测试结果的准确性，样品装填不够紧密，则导致样品在熔程过程中产生塌陷和孔洞，样品收缩弯曲，均会使测得的软化点偏低。

目前，PCS的软化点和熔程的测试方法中主要存在以下几个问题。

(1)PCS样品在研磨过程中易起静电，影响毛细管的装填，导致样品装填不够紧密。样品的研磨采用玛瑙研钵进行研磨。PCS是绝缘材料，其导电性极差，而玛瑙研钵亦是绝缘材料，研磨时导致静电的产生。

(2)样品粒径不一致，导致测试结果重复性差。全自动熔点仪通过样品透光度的变化来记录熔融曲线。样品粒径不同，对光的反射不同，光强度也不同，记录的熔融曲线有差异，从而影响软化点的读取。

(3)毛细管的装填方式导致测试结果重复性差。目前样品装填方式有三种：首先是将毛细管的开口端插入样品来装填样品，第一种为了使样品紧密，将毛细管开口端朝上，在硬的表面敲打毛细管；第二种方式直接用夯实棒夯实毛细管；第三种为了制得重复性一致的样品，将毛细管从大约1米长的直管内掉落,重复数次，直至样品进入毛细管底部。前述两种方式，对于样品的制备存在着人为操作误差，每个人的敲打方式不同，其敲打的力度，敲打的方向以及敲打的频率和次数各不相同。而用夯实棒夯实，每个人的夯实力道也不一致，导致样品紧密程度不一致，样品重复性差。第三种方式虽然样品重复性较好，但是样品装填不够紧密，导致样品在熔融过程中产生塌陷和孔洞，影响测试结果。其熔融状态及熔融曲线如图2所示。