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聚硅烷是一类链骨架中仅含硅原子的高聚物,具有独特的性质和用途。作为陶瓷前驱体,经高温裂解制备碳化硅陶瓷材料是其用途之一。本论文采用电化学法合成陶瓷前驱体聚硅烷,利用前驱体转化法制备碳化硅,来改进C/C复合材料的抗氧化性能。论文主要工作为聚硅烷的电化学合成研究以及聚硅烷的陶瓷化研究。
在电化学合成部分较系统地研究了电化学合成聚硅烷的影响因素(单体,支撑电解质,助剂和电量),并对其反应动力学进行了研究,初步探索了其反应机理。用IR、UV、GPC等表征分析了产物性能。结果表明:AlCl3或溴化蒽三氯化铝离子液体作为支撑电解质,在溶剂中有更高的导电率,能取代传统的LiClO4。采用单体CH3HSiCl2,CH3SiCl3,PhSiCl3和(CH3)2SiC]2,均能合成出液态聚硅烷,在四种单体中PhSiCl3的反应最快。在CH3HSiCl2和CH3SiCl3的共聚反应中,预聚方式比混聚方式合成的聚硅烷更符合浸渍要求。当电量达到理论电量的15%后,所有单体的反应速率已经很慢;在研究的三种引发剂中,对二溴苯对增加反应速率的作用最显著。
在陶瓷化研究中,探索了聚硅烷交联固化的工艺条件,并将其应用于改性C/C复合材料。结果表明:交联固化体系的最佳配比为,PS/DVB等于1/0.5;最佳固化温度在200℃;交联固化样品烧结裂解反应主要发生在450℃左右;聚硅烷具有良好的浸渍性,可充分浸渍到C/C复合材料的内部孔隙,经过多次致密化后,可将C/C复合材料转化为C/C-SiC复合材料。