[发明专利]SiBN(C)陶瓷纤维的制备方法

摘要

SiBN(C)陶瓷纤维的制备方法。本发明以卤硅烷、硼卤烷、小分子二硅氮烷为起始原料，按一定配比混合后，升温至150－500℃，保温一定时间，降温后减压蒸馏，冷却至室温，即得到固态聚硼硅氮烷先驱体；将聚硼硅氮烷先驱体进行熔融纺丝，制得聚硼硅氮烷(PBSZ)原丝，再进行不熔化处理，然后将不熔化纤维进行高温裂解，降温后，即得SiBN(C)陶瓷纤维产品。本发明与现有方法相比，原料成本低廉，来源可靠，并且有较高的合成产率；工艺简单，通过一步反应即可完成先驱体的制备；先驱体原丝采用化学气相交联的方法，效率高，便于纺丝、不熔化处理、烧成过程的一体化作业。

主权项

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：BXaR1 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：(R5 3Si)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。