[发明专利]一种含铍碳化硅陶瓷纤维的制备方法

说明书

本发明涉及一种含铍碳化硅陶瓷纤维的制备方法，特别涉及一种由含铍聚碳硅烷通过先驱体转化法制备含铍碳化硅陶瓷纤维的方法。本发明将含硅有机聚合物和铍的有机金属化合物一起加入反应釜中，所述反应釜包括有裂解装置、冷凝器、回流装置以及反应室；在保护气氛下，升温至反应室的温度为A、裂解装置的温度为B；所述B的取值大于A的取值；反应得到PBCS粗产品；所述B的取值大于A的取值，所述A的取值范围为350‑500℃、B的取值范围为450‑580℃，且B‑A≥50℃；在设定温度下反应至少0.5h；然后经过滤、熔融纺丝、不熔化处理、高温处理，得到成品。本发明制备工艺合理，所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种含铍碳化硅陶瓷纤维的制备方法，尤其是涉及一种由含铍聚碳硅烷通过先驱体转化法制备含铍碳化硅陶瓷纤维的方法。

背景技术

SiC陶瓷具有高强度、高模量、耐高温、抗腐蚀、抗氧化、低密度等优异性能，强度可保持到1600℃，陶瓷抗氧化性能达1300-1700℃，从使用温度和抗氧化等综合性能来看，SiC陶瓷是用于超高温工作部件的首选材料，在高新技术领域具有广泛的用途。

目前限制SiC陶瓷性能提高的最大问题是：高温下β-SiC晶粒过分长大。为了解决这一问题，在制备SiC陶瓷先驱体过程中引入高熔点化合物或异质元素，制备含异质元素的SiC陶瓷，己成为当今高性能SiC陶瓷材料发展的主流(黎阳，2012，化工新型材料)。如(Ishikawa，1998，Nature；Hiroyuki，1999，J.Mater.Sci)等文献报道的含铝碳化硅纤维和含锆碳化硅纤维在惰性气体中分别能耐2200和1773℃。

轻金属铍具有密度低、熔点高、弹性模量高、导热性好、热稳定性好、抗腐蚀性强等优点，广泛应用于飞机、火箭和原子能工业中，在SiC陶瓷纤维中掺杂铍元素，有望获得综合性能更好、应用领域更广的碳化硅纤维。实践证明目前已经获得了能耐1300℃高温的含铍SiC陶瓷纤维，综合了铍和碳化硅两种材料的优点，在航空、航天等领域具有非常广阔的应用前景。

先驱体转化法是制备高性能含铍SiC陶瓷纤维及其复合材料的最有效的方法，目前在制备含铍碳化硅纤维的方法还不多见，专利CN101492285A公开了一种方法，即通过在有机溶剂或水中将高分子聚碳硅烷和小分子含铍化合物混合，在一定条件下反应得到含铍聚碳硅烷，然后通过熔融纺丝或甩丝的方法得到先驱体纤维，然后通过不熔化处理、高温烧成得到含铍纤维。该工艺中，主要问题在于先于较高温度下制备小分子，然后在比较低的温度下，实现聚碳硅烷和小分子含铍化合物的反应。这样操作的不利之处在于成品的稳定性有一般，主要原因是高分子聚碳硅烷的位阻效应会导致铍与聚碳硅烷之间反应不充分、不均匀，同时其所得产品的性能也还存在一定的提升空间。另外，直接采用高分子聚碳硅烷作原料，成本也较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供一种工艺简单、成本低廉的高性能含铍碳化硅纤维的制备方法。

本发明一种含铍碳化硅陶瓷纤维的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

将含硅有机聚合物和铍的有机金属化合物一起加入反应釜中，所述反应釜包括有裂解装置、冷凝器、回流装置以及反应室；在保护气氛下，升温至反应室的温度为A、裂解装置的温度为B；所述B的取值大于A的取值，所述A的取值范围为350-500℃、B的取值范围为450-580℃，且B-A≥50℃；在设定温度下反应至少0.5h；得到PBCS粗产品；

步骤二

将步骤一所得PBCS粗产品溶于有机溶剂中，过滤，滤液在300-390℃进行减压蒸馏，冷却后即得淡黄色树脂状半透明状PBCS(含铍的SiC陶瓷先驱体)；

步骤三