液态聚硅烷高温高压合成聚碳硅烷工艺研究.pdf

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1、国防科技大学学报第26卷第4期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVoI.26No.42004文章编号：1001-248（62004）04-0062-06!液态聚硅烷高温高压合成聚碳硅烷工艺研究程祥珍，宋永才，谢征芳，肖加余（国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙410073）摘要：以聚二甲基硅烷裂解制备的液态聚硅烷（LPS）为原料，在高压釜内高温高压反应制备了聚碳硅烷（PCS）先驱体，研究了合成条件对反应终压、Si-H键含量、产物产率、软化点、分子量分布及可纺性的影响。研究表明，随着反应温度的提高、反应时间的延长，

2、反应终压逐渐增大，产物的分子量与软化点增高，但同时分子量的分散性增大，使可纺性变差。当LPS在高压釜内460C下反应3~4h，或450C下反应6~7h时，可以制得软化点约为210~230C的PCS，其高分子部分含量约5wt%~10wt%，Si-H键含量大于0.9，可纺性较好，适合于制备SiC纤维。关键词：液态聚硅烷；聚碳硅烷；高压合成中图分类号：TO343文献标识码：ASynthesisofPolycarbosilanefromLiguidPolysilaneattheHighTemperatureandunderHighPressureCHENGXiang-zhen，SO

3、NGYong-cai，XIEZheng-fang，XIAOJia-yu（CoIIegeofAerospaceandMateriaIEngineering，NationaIUniv.ofDefenseTechnoIogy，Changsha410073，China）Abstract：ThepoIycarbosiIane（PCS），theprecursorofSiCfiber，wassynthesizedatthehightemperatureandunderhighpressurebythermaIdecompositionofIiguidpoIysiIane（LPS）whic

4、hwasobtainedbythermaIdecompositionofpoIydimethyIsiIane（PDMS）.TheinfIuenceofsynthesisconditionsonfinaIpressureattheroomtemperature，Si-Hbondcontent，PCSyieId，softeningpoint，themoIecuIarweightanddistributions，andspinnabiIitywereinvestigated.TheresuItsshowedthatthemoIecuIarweightandsofteningpoi

5、ntofPCSin-creasedwhiIethereactiontemperatureincreased.ThespinnabiIityofPCS，however，decreasedgraduaIIy.SuitabIereactiontimeforthesynthesisofPCSfromLPSinautocIaveshouIdbe3to4hoursat460C，or6to7hoursat450C.Theas-synthesizedPCS，inwhichthehighmoIecuIarweightcontentwasabout5~10wt%withsofteningpoi

6、ntabout210to230C，Si-Hbondcontentmorethan0.9，andgoodspinnabiIity，wasthesuitabIeprecursorforthepreparationofSiCfiber.Keywords：IiguidpoIysiIane；poIycarbosiIane；highpressure目前SiC纤维的制备方法主要是有机先驱体转化法。该法一般包括有机先驱体聚碳硅烷（PoIycarbosiIane，PCS）的合成、熔融纺丝、PCS纤维的不熔化与高温烧成等工序。PCS先驱体是制备高性能SiC纤维的关键材料，其组成、结构与关键的物

7、理化学特性对于SiC纤维的性能具有决定作用。PCS先驱体的性能不仅直接影响熔融纺丝过程及原丝的质量，还影响原丝的不熔化过程，从而最终影响烧成纤维的组成、结构、性能，因此，先驱体的合成在SiC纤维的制备中具有十分关键的作用，研究PCS的合成方法、合成工艺与PCS性能的关系，具有十分重要的意义［1~4］。目前尚未发现用液态聚硅烷（LPS）高温高压合成PCS的相关报导。国内采用常压高温裂解法合成PCS，但所合成的PCS在组成与结构上存在不足之处，如分子量低，软化点低，Si-H含量低等［5，6］。为改善PCS分子的组成结构