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1碳化硅纖維簡介

英文名為silicon carbide fibre ,是以有機硅化合物為原料經紡絲、碳化或氣相沉積而製得具有β-碳化硅結構的無機纖維,屬陶瓷纖維類。

2分類

從形態上分有晶須和連續纖維兩種。
晶須是一種單晶,碳化硅的晶須直徑一般為0.1~2um,長度為20~300um,外觀是粉末狀。
連續纖維是碳化硅包覆在鎢絲或碳纖維等芯絲上而形成的連續絲或紡絲和熱解而得到純碳化硅長絲。

3生產廠家

連續絲於1973年由美國阿芙科公司投產,長絲則於1980年由日本碳公司建成試生產裝置,1985年生產能力已達24t,美國埃克森化學公司和日本東海碳素公司等則生產晶須,東海碳素公司的年生產能力為24t。

4性能及應用

碳化硅纖維的最高使用溫度達1200℃,其耐熱性和耐氧化性均優於碳纖維,強度達 1960~4410MPa,在最高使用溫度下強度保持率在 80%以上,模量為176.4~294GPa,化學穩定性也好。
碳化硅纖維主要用作耐高溫材料和增強材料,耐高溫材料包括熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等。用做增強材料時,常與碳纖維或玻璃纖維合用,以增強金屬(如鋁)和陶瓷為主,如做成噴氣式飛機的剎車片、發動機葉片、著陸齒輪箱和機身結構材料等,還可用做體育用品,其短切纖維則可用做高溫爐材等。

5製造過程

碳化硅長絲的製造過程是將聚硅烷在400℃以上,發生熱轉位反應,使側鏈上的甲基以亞甲基的形式,導入主鏈的硅-硅間,形成聚碳硅烷,然後通過干法紡絲或熔體紡絲製成纖維。為防止纖維在碳化過程中發生熔融粘接,須先在較低溫度下作不熔化處理。不熔化纖維在真空或惰性氣體中加熱至1200~1500℃,側鏈的甲基與氫同時脫出后只留下硅-碳的骨架成分,並形成β-碳化硅結構的纖維。最後進行上漿處理及集束卷繞。上漿劑的種類視最終用途而定,用於增強塑料時上漿劑可選用環氧樹脂,增強金屬及陶瓷時則要求進一步在較低溫度下將上漿劑熱分解掉。
由—碳化硅細晶粒組成的連續纖維,可用氣相沉積或紡絲燒結法製造。
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