聚硅氧烷封孔处理对C-sub-f-sub-SiC复合材料抗氧化性能的影响

合集下载

新型聚甲基甲氧基硅氧烷交联剂对硅橡胶性能的影响

Vol 136No 16・30・化　工　新　型　材　料N EW CH EMICAL MA TERIAL S 第36卷第6期2008年6月作者简介:韩雁明(1980-),男,博士研究生,主要从事新型粘接材料的研究。

联系人:张军营。

新型聚甲基甲氧基硅氧烷交联剂对硅橡胶性能的影响韩雁明　朱宝菊　金日光　张军营3(北京化工大学粘接材料与原位固化技术研究室,北京100029)摘　要　以聚甲基甲氧基硅氧烷(PMOS )作为交联剂,将端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS )在室温下交联固化生成硅橡胶,并研究了PMOS 对硅橡胶固化性能与力学性能的影响。

计算表明,固化反应的表观活化能为3192kJ/mol ,IR 测试表征了体系固化前后官能团的变化。

硅橡胶的密度随PMOS 含量的提高而增大。

与传统交联剂相比,PMOS 可以原位形成一种高交联密度的PMOS 相,这种PMOS 相对硅橡胶有显著地增强作用,当PMOS 含量由15%增加到47%时,硅橡胶的模量增加3倍,断裂伸长率减小一半。

PMOS 可作为硅橡胶的新型室温增强交联剂。

关键词　聚甲基甲氧基硅氧烷,硅橡胶,交联剂,原位增强Properties of siloxane elastomer crosslinked by polymethylmethoxylsiloxaneHan Yanming Zhu Baoju Jin Riguang Zhang J unying(Laboratory of Adhesives and In 2sit u Polymerizatio n Technology ,Beijing University ofChemical Technology ,Beijing 100029)Abstract Polymethylmethoxylsiloxane (PMOS )with dense pendant silicone 2methoxy group s was used ascrosslinking reagent for room temperature vulcanized polydimethylsiloxane (PDMS ).The apparent activation energy for crosslink reaction was 3192kJ /mol.The crosslink density increased as the formation of PMOS dense phases.It was detec 2ted that these PMOS phases improved the mechanical properties of siloxane elastomer significantly.Elastic module in 2creased three times and the elongation at break felled a half ,when the PMOS content increased f rom 15%to 41%.PMOS could be used as room temperature enhancing crosslinker for silicone elastomer.K ey w ords polymethylmethoxylsiloxane ,room temperature vulcanized siloxane elastomer ,crosslinking reagent ,in 2situ reinforcement 有机硅耐高温性能好,并具有良好的耐候、耐臭氧、抗电弧、电器绝缘性、耐化学品腐蚀等性能[124]。

自粘型聚硼硅氧烷复合材料性能

自粘型聚硼硅氧烷复合材料性能商旭静*, 薛志博, 沈尔明, 王刚, 滕佰秋, 朱崇伟（沈阳发动机研究所制造工程技术研究室，沈阳 110015）摘要：聚硼硅氧烷属于超分子材料，材料本身具备物理交联网络结构，具有耐高低温、耐候、电绝缘、自修复等特性，但现有方法制备的聚硼硅氧烷材料力学性能差，限制了其在一些领域的应用。

本工作采用高分子量聚甲基乙烯基硅氧烷（VMQ）与硼酸（BA）在高温环境下反应，制备一种含乙烯基的聚硼硅氧烷，通过引入乙烯基结构和气相法白炭黑，经热硫化处理，得到具有表面自粘性的聚硼硅氧烷复合材料。

测定聚硼硅氧烷复合材料的结构、动态力学性能、热稳定性、力学性能以及自粘性能，通过红外反射光谱确认B—O—Si结构。

结果表明：聚硼硅氧烷复合材料的内部形成了B∶O动态键，材料表面具有一定的自粘性能，自粘形成的剥离强度能达到4 N/cm，拉伸强度可达4.154 MPa，5%热失重温度为394.8 ℃，具有良好的力学性能和热稳定性。

关键词：聚硼硅氧烷复合材料；损耗因子；力学性能；自粘性doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000046中图分类号：TQ333 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)04-0122-07Properties of self-adhesive polyborosiloxane compositeSHANG Xujing*, XUE Zhibo, SHEN Erming, WANG Gang, TENG Baiqiu, ZHU Chongwei（Manufacturing Engineering Technology Department , Shenyang Engine Design Institute, Shenyang 110015, China）Abstract: Polyborosiloxane（PBS） is a supramolecular material， the material itself has a physical cross-linked network structure, and has the characteristics of high and low temperature resistance, weather resistance, electrical insulation and self-healing. However, the mechanical properties of polyborosiloxane material prepared by existing methods are poor, which limits its application in some fields. In order to improve the mechanical properties of polyborosiloxane and broaden the application field of the material, in this paper, a vinyl-containing polyborosiloxane was prepared by reacting high-molecular-weight polymethylvinylsiloxane（VMQ）with boric acid（BA）at high temperature. The polyborosiloxane composite material with surface self-adhesiveness was obtained by introducing vinyl structure and fumed white carbon black and undergoing thermal vulcanization treatment. The structure, dynamic mechanical properties, thermal stability, mechanical properties and self-adhesive properties of polyborosiloxane composite were measured, and the formation of B—O—Si structure was confirmed by infrared reflection spectroscopy. The results show that the B∶O dynamic bond is formed inside the polyborosiloxane composite material, and the surface of the material has certain self-adhesive properties. The peel strength formed by self-adhesion can reach 4 N/cm, the tensile strength is 4.154 MPa, and 5 % thermal mass loss temperature is 394.8 °C, which means that the sample has good mechanical properties and thermal stability.Key words: polyborosiloxane；loss factor；mechanical properties；self-adhesion随着航空装备的高速发展，对硅橡胶复合材料的功能性提出更高的要求，如耐高温特性、自修复性、粘接性、电磁屏蔽性和阻尼性，传统的硅橡胶材料难以满足材料的使用需求，在硅橡胶分子主链上引入特定的杂原子能赋予材料更多的功能性。

SiC/SiC复合材料抗氧化界面相的研究现状及展望

第49卷第7期 2021年7月硅酸盐学报Vol. 49，No. 7 July ，2021JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI ：10.14062/j.issn.0454-5648.20200892SiC/SiC 复合材料抗氧化界面相的研究现状及展望杨会永1，徐彬1，陈典1，王方1，陈智1，罗瑞盈2，李明远3，袁钦4，刘同淇1(1. 南昌航空大学材料科学与工程学院，江西南昌330063；2. 北京航空航天大学物理科学与核能工程学院，北京100191； 3. 中国人民解放军陆军第九综合训练基地，河北宣化 075100；4. 中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江宁波315201)摘要：SiC/SiC 复合材料具有耐高温、抗氧化、耐烧蚀、抗热震等优异性能，是航空航天领域理想的高温结构材料。

界面相是影响SiC/SiC 复合材料性能的关键因素之一。

依据陶瓷基复合材料界面相设计理念的不同，本工作将SiC/SiC 复合材料界面相分为层状结构、难熔氧化物、稀有金属盐、多元陶瓷4大类，综述了各类界面相的材料种类与形式、力学及抗氧化性能改性效果、性能影响因素及作用机理、存在的问题，并对未来发展趋势进行了展望。

关键词：碳化硅纤维增强碳化硅基复合材料；界面相；研究现状；抗氧化中图分类号：TQ343 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2021)07–1446–11 网络出版时间：2021–06–25Development on Oxidation Resistant Interphase of SiC/SiC CompositesYANG Huiyong 1, XU Bin 1, CHEN Dian 1, WANG Fang 1, CHEN Zhi 1, LUO Ruiying 2, LI Mingyuan 3, YUAN Qin 4, LIU Tongqi 1(1. School of Materials Science and Engineering, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063, China;2. School of Physics and Nuclear Energy Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China;3. Army's Ninth Comprehensive Training Base, Xuanhua 075100, Hubei, China;4. Ningbo Institute of Material Technology and Engineering, Chinese Academy of Sciences, Ningbo 315201, Jiangsu, China)Abstract: As the ideal candidate materials for high-temperature structure parts in aeronautics and astronautics domain, SiC/SiC composites possess some advantages, e.g ., heat-resistant, oxidation resistance, ablation resistance and heat shock resistance. Interphase is one of critical factors affecting the performances of SiC/SiC composites. According to the interphase design philosophy of ceramics matrix composites, the interphases of SiC/SiC composites are divided into four kinds, i.e ., layered structure, refractory oxide, rare metal salts and multiple components ceramics. In this review, the species and styles of interphase, modifying effects on mechanical and oxidation resistance properties, influence factors on the properties and mechanisms and some existing problems were represented, and the proper perspectives were proposed.Keywords: silicon carbide fiber reinforced silicon carbide matrix composites; interphase; research status; oxidation resistance连续碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、耐高温、抗氧化、耐烧蚀、耐冲刷、抗热震等优异性能，是航空航天领域理想的高温结构材料[1–3]。

表面硅化对C_C复合材料组织结构的影响

第21卷第2期2000年6月金属热处理学报TRANSACT I ONS OF M ETAL HEAT TREATM ENTV o l .21N o .2!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!June 2000表面硅化对!／!复合材料组织结构的影响曾燮榕，李贺军，杨峥，康沫狂（西北工业大学材料科学与工程学院，陕西西安710072）收稿日期：2000-03-06；修订日期：2000-04-12作者简介：曾燮榕（1963—），男，西北工业大学材料科学与工程学院教授，博士生导师，主要从事金属、纳米陶瓷和碳／碳复合材料方面的研究。

摘要：采用表面固相渗硅工艺在C ／C 复合材料表面制备S i C 涂层，研究了制备工艺对涂层和C ／C 复合材料组织结构的影响。

结果表明：硅化反应时间对C ／C 复合材料的S i C 涂层厚度影响不大；C ／C 复合材料组织中热解碳基体与碳纤维相比，更易与S i 反应生成S i C ，说明碳纤维的稳定性高于热解碳，S i 通过界面和材料缺陷扩散深入基体内部。

关键词：C ／C 复合材料；涂层；碳化硅；组织S i C 以其相对较低的热膨胀系数，高温下氧化形成的S i O 2玻璃质保护膜有效阻止氧的扩散渗透，有一定的自愈合性质，具有1650C 的较高抗氧化能力，被用来制备C ／C 复合材料抗氧化涂层［1!3］。

在制备S i C 涂层的方法中，扩散法是主要的一种。

采用S i 扩散反应生成的S i C 涂层，由于在C ／C 复合材料基体上会出现成分和组织的梯度过渡层，降低了涂层与基体间因热膨胀失配而产生的应力和因组织结构突变引起的组织应力，在一定程度上降低了涂层的开裂趋势，并且提高了与基体的结合强度，使S i C 涂层具有良好的抗氧化性能［1，4］。

对于扩散法，S i C 涂层取决于基体中S i 的扩散机制和基体与S i 的反应过程。

带有SiC涂层的C-2fC复合材料的氧化行为

ｆｒｏｍＨ眦ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｏ１５００℃
图５为带有ＳｉＣ涂层的Ｃ／Ｃ复合材料经过室温一１５００ｏＣ热重实验后的表面扫描电镜照片。由图５可见，氧化后涂层表面生成了１层连续的薄膜。ＳｉＣ涂层在高温静态空气环境下发生如下反应：
’
ＳｉＣ（ｓ）＋÷０２（ｇ）－－－Ｓｉ０２（ｓ）＋ｃｏ（ｇ）（１）Ｊ
之间，带ＳｉＣ涂层Ｃ／Ｃ复合材料的氧化行为可分为４个阶段，涂层在高温区具有较好的防氧化性能。
关键词：炭／炭复合材料；Ｓｉｃ涂层；包埋法；抗氧化
中图分类号：Ｖ２５８
文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－２７９３（２０１０）０１－００９１－０４
ＯｘｉｄａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＣ／ＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｉｔｈＳｉＣｃｏａｔｉｎｇ
ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，）【ｉ，蛐７１００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｎｔｉ－ｏｘｉｄａｔｉｏｎＳｉＣｃｏａｔｉｎｇｐｒｅｐａｒｅｄｗｉｔｈｐａｃｋｃｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔＣ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆｒｏｍｏｘｉｄａｔｉｏｎａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．ＴｈｅｍｉｃｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＳｉＣｃｏａｔｉｎｇＷ８８ａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈＳＥＭａｎｄＸＲＤ．Ｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ试ｔｌｌＳｉＣｃｏａｔｉｎｇｆｒｏｍＩＯＯｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｏ１５００℃Ｗａｇｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ腿一ｒｅ－ｃｅｉｖｅｄｃｏａｔｉｎｇｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆ８－ｓｉｃｗｉｔＩＩａｌｉｔｔｌｅｏｆＳｉａｎｄｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔａｆｅｗｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓｏｎｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｏｈ－ｓｅｒｖａｔｉｏｎｒｅｖｅａｌｓｔｈａｔｔｈｅＳｉＣｃｏａｔｉｎｇｉｓｐｅｄｅｃｆｌｙｐａｃｋｅｄｏｎｔｈｅＣ／ＣｃｏｍｐｏｓｉｔｅＩｓ丽ｔｌｌｉｎｔｅｄｏｃｋｅｄｂｏｎｄｉｎｇ．ＴｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｃｏａｔｅｄＣ／Ｃｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆｏｕｒｐａｒｔｓｆｒｏｍｌｏｏｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｔｏ１５００ｏＣ，ａｎｄｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｓｈｏｗｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｏｘｉｄａ－ｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓａｔｈｉ【曲ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．

聚硅氧烷热稳定性研究进展[1]

在高温下, 循环应力将加速 PDM S 弹性体的降解[7, 14～ 16], 使材料的储能模量、有效交联密度、密度、试样长度 (蠕变) 发生变化。与静载荷作用下试样的蠕变相比, 由于循环应力加速了试样的降解, 其在高温下的蠕变速率加大。 216 填料
白碳黑 (SiO 2) 是 PDM S 应用最普遍的增强填料。加入白碳黑, 一方面阻滞聚硅氧烷的热运动及空气在 PDM S 内的扩散, 从而提高了 PDM S 的热稳定性。另一方面, SiO 2 表面的硅羟基 (Si— O H ) 呈酸性, 它不但促使硅氧键断裂而降解, 而且还与硅氧烷末端硅羟基反应产生水。此外, 白碳黑表面一般还残留吸附水[17], 在高温下水使硅氧烷水解而降解, 一般未经处理的白碳黑复合到 PDM S 中会降低聚硅氧烷的热稳定性。
此外, 制备弹性体时, 后硫化条件也会影响 PDM S 的热稳定性[22]。
3 提高聚硅氧烷热稳定性的途径
提高聚硅氧烷热稳定性的依据是抑制有机基团侧基的氧化及主链 Si—O 键的重排降解。主要有以下几种方法。 311 改变聚硅氧烷侧基结构
Kn igh t[23]根据等温热失重实验, 以聚硅氧烷失重 10% 来考察各类侧基聚硅氧烷的热稳定性, 发现在空气中聚甲基苯基硅氧烷热稳定性最好; 在惰性气体中, 聚二甲基硅氧烷及聚甲基乙烯基硅氧烷的热稳定性最好。各类侧基聚硅氧烷热稳定性顺序为:
水能使聚硅氧烷通过 Si—O 键的水解而无规降解。酸、碱或金属催化剂可加速聚硅氧烷的水裂解。例如在少量 KO H 作用下, PDM S 的分子量在 150℃就急剧下降[5]。但没有催化剂时, 即使在高温下, 水解反应进行的速度也很慢。如果聚二甲基硅氧烷内的甲基被氢原子或吸电子基团取代,
或反应是在给电子的溶剂内进行, 则 Si—O 键更容易被水裂解。例如高分子量的甲基 (3, 3, 3—三氟丙基) 聚硅氧烷的丙酮溶液在室温下便能与水作用, 缓慢解聚成低分子量的直链和环状硅氧烷。

热喷涂涂层封孔处理及其耐性

毕业论文学生姓名：学号：学院：材料科学与工程学院专业：金属材料工程题目：热喷涂涂层封孔处理及其耐蚀性指导教师：评阅教师：2013年6月zzzz毕业设计（论文）成绩评定表姓名学号zzzz 成绩专业金属材料工程题目热喷涂涂层封孔处理及其耐蚀性指导教师评语及成绩指导教师：年月日评阅教师评语及成绩评阅教师：年月日答辩小组评语及成绩答辩小组组长：年月日答辩委员会意见学院答辩委员会主任：年月日注：该表一式两份，一份归档，一份装入学生毕业设计说明书（论文）中。

毕业论文中文摘要热喷涂防腐技术是迄今为止钢铁结构件长期防腐的最有效方法之一，而涂层的孔隙率又是影响涂层耐蚀性的一个重要因素。

本文采用溶胶-凝胶法制备了氧化硅溶胶、氧化钛溶胶和氧化硅-氧化钛复合溶胶，并用这三种溶胶对Q235钢涂层进行封孔处理。

通过X-射线衍射(XRD)、结合力测试、孔隙率测试和腐蚀实验对不同涂层薄膜进行测试分析。

结果表明，经封孔处理后的涂层致密光滑，耐蚀性提高，基本无缺陷。

经500℃热处理后，氧化硅-氧化钛涂层中的氧化硅结构为非晶态，而氧化钛结构为锐钛矿。

关键词溶胶-凝胶法氧化硅氧化钛封孔耐蚀性毕业论文外文摘要Title Sealing treatment and their corrosion resistance of thermal spray coatingsAbstractThermal spraying anti-corrosion technology is by far the long-term corrosion protection of steel structures is one of the most effective methods, and the porosity of the coating affect the coating corrosion resistance is an important factor. This article was prepared by sol-gel silica sol, titania sol and silica - titania composite sol, sol with three coatings of Q235 sealing treatment. By X-ray diffraction (XRD), the porosity of different tests and corrosion tests the coating film were tested. The results showed that the sealing treatment, the coating density smoothness, corrosion resistance is improved, almost no defects. After heat treatment at 400 ℃, silica - titania in the coating structure of the amorphous silica, and titanium dioxide anatase structure.Key words sol-gel SiO2TiO2Sealing treatment corrosion resistance目录1 引言 (1)1.1 课题的研究背景 (1)1.2 课题研究现状 (1)1.3 制备封孔剂的研究现状 (3)1.4 溶胶-凝胶法制备涂层封孔剂的技术 (4)1.5 溶胶-凝胶法制备防护涂层的研究现状 (6)1.6 本课题的研究意义和目的 (7)2 实验方法及表征手段 (8)2.1 实验材料 (8)2.2 实验仪器 (8)2.3 试验方法 (12)2.4 组织结构分析 (13)2.5 结合力测定 (13)2.6 蓝点法测孔隙率分析 (13)2.7 耐蚀性能测定 (13)3 试验结果与分析 (15)3.1 实验条件的选择 (15)3.2 XRD测定结果与分析 (17)3.3 结合力测定结果与分析 (18)3.4 孔隙率测定结果与分析 (18)3.5 腐蚀实验结果与分析 (18)结论 (21)致谢 (22)参考文献 (23)1 引言1.1 课题的研究背景表面技术是一门科学，而热喷涂技术在表面改性技术中占有重要的地位。

C_f_SiC复合材料抗氧化涂层的制备_性能与保护机理

第33卷第7期硅酸盐学报Vol.33,No.7　2005年7月J OURNAL OF T H E CHIN ESE CERAMIC SOCIET Y J uly,2005C f/SiC复合材料抗氧化涂层的制备、性能与保护机理邹世钦,张长瑞,周新贵,曹英斌(长沙国防科技大学航天与材料工程学院,陶瓷纤维及复合材料重点实验室,长沙　410073)摘　要:用化学气相沉积法(chemical vapor deposit,CVD)在碳纤维增强碳化硅复合材料(carbon fiber reinforced silicon carbide composites, C f/SiC)表面制备了CVD SiC粘接层、自愈合功能层和CVD SiC耐冲蚀层组成的3层涂层体系,并进行了氧化实验。

结果表明:单层CVD SiC涂层保护试样的氧化质量损失速率比无涂层试样的明显降低,含有自愈合层的3层涂层保护试样比单层CVD SiC保护试样的氧化质量损失速率又有明显降低。

3层涂层保护的试样800～1300℃的氧化质量损失率非常小,氧化288h后仍能保持较高的弯曲强度。

通过扫描电镜观察到自愈合层的玻璃态物质进入涂层裂纹中,有效地填充裂纹并阻挡氧的通过。

同时,因涂层不均产生的孔洞或玻璃态物质流失后产生的涂层裂纹等缺陷会导致其自愈合功能的失效,使C f/SiC复合材料不均匀氧化。

关键词:抗氧化涂层;碳纤维增强碳化硅复合材料;氧化实验;自愈合功能中图分类号:TB323 文献标识码:A 文章编号:04545648(2005)07081106PREPARATION,PR OPERTIES AN D PR OTECTION MECHANISM FOR OXIDATION RESISTANTCOATING S OF C f/SiC COMPOSITESZOU S hiqin,Z HA N G Chang rui,Z HOU X ingui,CA O Yinbin(Key Laboratory of National Defend Technology,College of Aerospace&Materials Engineering,NationalUniversity of Defend Technology,Changsha　410073,China)Abstract:A oxidation resistant coating system with3layers including a chemical vapor deposition(CVD)SiC bonding layer, self2sealing active layer and CVD SiC erosion resistant layer was prepared on carbon fiber reinforced silicon carbide(C f/SiC) composites.Oxidation tests were carried out in static atmosphere.Results of the oxidation tests indicate that the samples with CVD SiC coating alone have less mass loss than that without coating,and the samples with three layers of coatings have less mass loss than that with only CVD SiC coating.The samples with a self2sealing active layer have little mass loss and retain high bending strength after oxidation in atmosphere for288h f rom800℃to1300℃.Scanning electron microscope photo2 graphs indicate that vitreous material of the self2sealing layer fills in cracks of the coating,resulting in blocking off the passage of oxygen efficiently.However holes and cracks produced from inhomogeneous coatings may cause the self2sealing layer to mal2 f unction,which brings a local oxidation and invalidation of C f/SiC composites.K ey w ords:oxidation resistant coatings;carbon fiber reinforced silicon carbide composites;oxidation test;self2sealing f unction 碳纤维增强碳化硅复合材料(carbon fiber rein2 forced silicon carbide composites,C f/SiC)作为高温热结构材料在航空、航天和原子能领域的应用已引起人们的广泛关注。

C－B_4C－SiC复合材料抗氧化性能的研究

C－B_4C－SiC复合材料抗氧化性能的研究黄启忠;杨巧勤;杜海清;黄伯云;吕海波【期刊名称】《硅酸盐学报》【年(卷),期】1995(23)5【摘要】对碳／陶瓷复合材料（Ｃ－Ｂ＿４Ｃ－ＳｉＣ）的抗氧化性能进行了研究，结果表明：Ｃ－Ｂ＿４Ｃ－ＳｉＣ复合材料抗氧化性能比碳素材料大大提高，而且烧结助剂对Ｃ－Ｂ＿４Ｃ－ＳｉＣ复合材料的抗氧化性能影响很大。

在复合材料中分别加入了Ａｌ，Ａｌ＿２Ｏ＿３，Ｎｉ，Ｔｉ，ＴｉＣ，Ｓｉ等不同烧结助剂，发现添加Ｎｉ的材料抗氧化性能最佳，经１０００℃氧化１５ｈ后，氧化度小于０．５％；加入Ｔｉ，Ｓｉ和ＴｉＣ的次之，不加烧结助剂的又次之，加入Ａｌ和Ａｌ＿２Ｏ＿３的最差。

【总页数】4页(P514-517)【关键词】碳;碳化硼;碳化硅;复合材料;抗氧化性能;陶瓷【作者】黄启忠;杨巧勤;杜海清;黄伯云;吕海波【作者单位】中南工业大学粉末冶金研究所,湖南大学【正文语种】中文【中图分类】TQ174.758【相关文献】1.C／SiC复合材料热性能及抗氧化性能的研究 [J], 王晓君;刘凤荣2.B4C-SiC/C复合材料高温自愈合抗氧化性能研究Ⅰ复合材料恒温氧化行为研究[J], 张引枝;宋进仁;刘朗3.B4C-SiC/C复合材料高温自愈合抗氧化性能研究Ⅱ复合材料结构变化与其自愈合抗氧化相关性研究 [J], 郭全贵;宋进仁;刘朗4.B_4C-SiC/C复合材料高温自愈合抗氧化性能研究Ⅱ复合材料结构变化与其自愈合抗氧化相关性研究 [J], 郭全贵;宋进仁;刘朗;张碧江5.B_4C-SiC/C复合材料高温自愈合抗氧化性能研究Ⅰ 复合材料恒温氧化行为研究 [J], 郭全贵;宋进仁;刘朗;张碧江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

氧空位对钴掺杂氧化锌半导体磁性能的影响

氧空位对钴掺杂氧化锌半导体磁性能的影响3陈　静1)2)　金国钧1)　马余强1)1)(南京大学物理系,南京　210093)2)(淮阴师范学院物理系,淮安　223001)(2008年6月10日收到;2008年9月18日收到修改稿) 从实验和理论上阐述了氧空位对C o 掺杂ZnO 半导体磁性能的影响.采用磁控溅射法在不同的氧分压下制备了Zn 0195C o 0105O 薄膜,研究了氧分压对薄膜磁性能的影响.实验结果表明,高真空条件下制备的Zn 0195C o 0105O 薄膜具有室温铁磁性,提高氧分压后制备的薄膜铁磁性逐渐消失.第一性原理计算表明,在C o 掺杂ZnO 体系中引入氧空位有利于降低铁磁态的能量,铁磁态的稳定性与氧空位和C o 之间的距离密切相关.关键词:C o 掺杂ZnO ,稀磁半导体,第一性原理计算,氧空位缺陷PACC :7280E ,6170B ,7360F3国家自然科学基金(批准号:60371013,10674058)和江苏省自然科学基金(批准号:BK 2002086)资助的课题. E 2mail :jquiet @11引言稀磁半导体(diluted magnetic semiconductor ,简记DMS )一般是通过在非磁性半导体(如Ⅲ2Ⅴ族,Ⅱ2Ⅵ族半导体等)中引入部分磁性过渡金属离子(T M ,T M =Cr 2+,Mn 2+,Fe 2+,C o 2+,Ni 2+等)所形成的一类新型功能材料,磁性离子的3d 电子和半导体导带sp 电子之间的耦合相互作用(sp 2d )以及磁性离子之间的耦合交换作用(d 2d )使得DMS 材料具有新颖的磁光和磁电性能[1,2].DMS 的晶体结构和化学键能与现有电子器件中的半导体材料相匹配,在居里温度T C 以下其能带的塞曼分裂可以产生很大的自旋偏极化,可为自旋电子器件提供理想的自旋极化注入源,所以DMS 材料是自旋电子器件的理想支撑材料[3,4],在高密度非易失性存储器、磁感应器、光隔离器、半导体集成电路、半导体激光器和自旋量子计算机等领域有广阔的应用前景,已经成为材料领域的一个研究热点[5—7].ZnO 是一种具有优良的光电、压电和气敏等性质的直接带隙化合物半导体材料,文献[8,9]预言,T M 掺杂ZnO 稀磁半导体材料的T C 可以达到室温以上,这为自旋电子器件的发展提供了光明的前景.已有很多研究小组开展了C o 掺杂ZnO 体系的实验和理论研究[10—12].实验研究的目的是获得本征的T C 高于室温的铁磁性材料,虽然已经有很多实验报道了T C 高于室温的铁磁性材料[13—16],但磁性的稳定性还有待提高.Ueda 等[13]采用P LD 法制备的Zn 1-x C o x O 薄膜的T C 为280K,但薄膜的重复率仅为10%左右.K im[17]详细研究了制备条件对Zn 1-x C o x O 薄膜质量和性能的影响,发现薄膜的磁性对氧分压非常敏感.Liu 等[18]发现在高真空条件下制备的Zn 1-x C o x O 薄膜具有室温铁磁性,随着氧分压的提高,薄膜的铁磁性消失.Belghazi 等[19]发现空气气氛退火也可以使Zn 1-x C o x O 薄膜的磁性消失.Philipi 等[20]在研究C o 掺杂In 2O 3体系时指出,氧空位缺陷对体系的磁性有决定性的影响.因为ZnO 及其掺杂薄膜的缺陷与制备的气氛密切相关,不同气氛下氧空位和锌间隙等很容易生成[21],因此我们认为C o 掺杂ZnO 半导体的磁性可能与ZnO 中存在的某种缺陷有关.Liu 等[22]采用扩展X 射线吸收精细结构证明了C o 掺杂ZnO 体系在高真空条件下制备的薄膜,氧空位是主导的缺陷.然而,氧空位缺陷对磁性的影响在理论研究方面一直没有统一的认识.第一性原理计算可以用来研究材料的电子结构和磁态的稳定性.Sato 等[9]最早采用第一性原理计算了V ,Cr ,Fe ,C o ,Ni ,Mn 掺杂ZnO 体系的电子结构和磁性,并在上述体系中引入电子和空穴研究了铁磁态第58卷第4期2009年4月100023290Π2009Π58(04)Π2707206物　理　学　报ACT A PHY SIC A SI NIC AV ol.58,N o.4,Aprl ,2009ν2009Chin.Phys.S oc.和反铁磁态的稳定性.Lee等[23]详细研究了C o掺杂浓度、替代取向、电子和空穴对Zn2C o2O体系磁性的影响.G opal等[24]研究了Li受主缺陷对铁磁交换作用的调节,张涛等[25]研究了Al施主掺杂对磁性的影响.本文有针对性地对ZnO基DMS中的热点问题进行了实验和理论研究.在实验方面,采用磁控溅射制备了C o掺杂ZnO薄膜,通过改变制备过程中的氧分压控制薄膜中的氧空位缺陷;在计算方面,采用第一性原理计算了氧空位对C o掺杂ZnO体系的磁性的影响.21实验采用磁控溅射法制备Zn0195C o0105O薄膜.靶材采用固相烧结法获得,直径为50mm,厚度为4mm.衬底采用石英玻璃和Si(111),石英玻璃衬底上的薄膜样品用于研究薄膜的光学透过性能和霍尔测试,石英玻璃片用丙酮和无水乙醇超声清洗10min,Si片采用标准的RC A半导体清洗工艺.溅射系统的本底真空为1×10-4Pa,采用高纯氩气和氧气作为工作气,通过改变氩气和氧气的比例控制制备过程中的氧分压,溅射功率为150W,溅射时间1h,衬底温度为400℃,薄膜厚度约为400nm.薄膜的物相表征采用DΠMAX22550V型X射线衍射(XRD)仪(Cu靶Kα,工作条件为40kV,50mA),样品的磁性测试使用的是S QUI D公司生产的X L2T型超导量子干涉仪磁强计(MPMS),采用四探针范德堡法在Lake Shore7600型霍尔测试系统上测试了薄膜的半导体特性.我们基于第一性原理使用VASP软件研究了C o 掺杂ZnO体系的电子结构,基于密度泛函理论利用第一性原理的平面波赝势法分别计算了不同掺杂条件下体系的铁磁态和反铁磁态的能量和电子结构[26,27].对离子实和价电子之间的相互作用,采用缀加投影波方法(PAW)来描述,交换关联能采用广义梯度近似(generalized gradient approximation)方法[28].在计算中以C o掺杂ZnO的单胞为基本模型,根据计算要求周期性设置了数个单胞,对于2×2×2的体系k点采用5×5×3的M onkhost2pack格子.在确定k点之前,我们对k点数目的选取进行了收敛以及精度测试,从而在确保计算结果可靠的前提下尽量减少计算量.平面波基矢的截断势均设定为400 eV,总能量以及Hellmann2Feynman力的收敛条件分别为10-4eV和10-2eVΠnm,以保证计算结果的精度达到1meV.在进行单点能计算之前所有体系均经过充分的结构优化,优化过程中晶格体积以及原子位置同时发生弛豫.首先对铁磁态和反铁磁态体系的总能量进行计算,然后在体系中引入氧空位,通过比较铁磁态能量EF M和反铁磁态能量EAF M的能量差ΔE(ΔE=EF M-E AF M)来判断体系的磁属性在能量上倾向于形成何种磁态.当ΔE<0时,表示体系形成铁磁态的能量低于形成反铁磁态的能量,体系在能量上倾向形成铁磁态,体系表现为铁磁性;反之,当ΔE>0时,体系在能量上倾向形成反铁磁态,体系表现为反铁磁性.我们计算了ΔE与氧空位和C o 原子距离的关系,以研究氧空位缺陷对C o之间的铁磁交换的调节作用.31结果和讨论对Z nO和Z n0195C o0105O薄膜的物相进行了XRD表征(图谱未给出).从XRD谱中可看出,Z n0195C o0105O 薄膜只有(002)和(004)的衍射峰,与未掺杂的Z nO的衍射峰一致,除此之外,没有其他物相的衍射峰出现. XRD结果表明Z n0195C o0105O薄膜具有单一的物相,并且表现出良好的c轴取向生长的特点.图1为在不同氧分压下制备的Z n0195C o0105O薄膜的磁性表征.从磁化强度随磁场的变化(M2H)曲线可以看出,当P=图1　Z n0.95C o0.05O薄膜的M2H曲线Pa时,薄膜在300K时的M2H曲线表现出明显的磁滞回线特征,这是典型的铁磁性特征,其中饱和磁化强度Ms平均每个C o原子为0132μB,矫顽力Hc为8800 AΠm;当氧分压增加至P=0101Pa时,Z n0195C o0105O薄膜仍表现为铁磁性,但Ms和Hc减小到0118μB和6400AΠm.随着氧分压增加至011Pa以上时,薄膜的铁8072物理学报58卷图2　Z n0.95C o0.05O薄膜的霍尔测试结果磁性基本消失,除了在零磁场附近的非线性特征之外,M2H曲线近似为过原点的直线.磁性结果表明在较低氧分压下制备的Z n0195C o0105O薄膜铁磁交换占主导,随着氧分压的增加,铁磁交换逐渐变弱.图2为不同氧分压下制备的Zn0195C o0105O薄膜的霍尔测试结果.从图2可以看出,虽然所有的Zn0195C o0105O薄膜都表现出n,但薄膜的电阻率和电子浓度受氧分压的影响非常大.随着氧分压的增大,薄膜的电阻率迅速增大,当氧分压从0Pa增高至1Pa 时,薄膜的电阻率从10-2Ωcm升至104Ωcm.随着氧分压的增大薄膜中电子浓度则迅速降低,当氧分压从0Pa增高至1Pa时,电子浓度从1019cm-3降至1014cm-3.霍尔测试结果间接表明,随着氧分压的改变,C o掺杂ZnO薄膜的微结构发生了很大的变化,至少某种主导的施主缺陷发生了很大的变化.Zn0195C o0105O薄膜的磁性和半导体性能受氧分压影响非常大.从表面上看在氧分压较低时,薄膜具有较高的电子浓度和室温的铁磁性;当氧气分压提高时,电子浓度降低并且铁磁性消失.刘学超等[22]采用扩展X射线精细结构研究了氧分压对C o掺杂ZnO薄膜微结构的影响,结果表明在高真空下制备的薄膜主要缺陷是氧空位,随着氧分压的提高,氧空位缺陷得到了一定的补偿.Borseth等[29]在研究ZnO 时也得到了类似的结果,认为氧分压影响ZnO中氧空位的施主缺陷.因此,我们认为影响Zn0195C o0105O 薄膜的磁性和半导体性能内因应该是氧分压不同造成的氧空位缺陷的浓度不同,有必要计算研究氧空位对C o掺杂ZnO体系磁性的影响.图3为采用32个原子体系C o掺杂ZnO的2×2×2超胞,其中两个Zn原子被C o原子取代,图中深灰色的实心大球代表Zn原子,浅灰色的实心大球代表C o原子,黑色的实心小球代表O原子.首先计算了C o原子取代不同Zn原子位置的情况,其中一个C o原子固定在0位置,另一个C o原子分别位于1位置—8位置.图4为计算得到不同构型的C o掺杂ZnO铁磁态和反铁磁态之间能量差ΔE的结果.从计算结果看,构型1和构型2的ΔE值最大,这说明C o原子与C o原子形成铁磁态的能量要高于反铁磁态的能量,上述体系的反铁磁态是稳定的基态.随着C o原子之间的距离增大,ΔE减小但仍为正值,即铁磁态和反铁磁态的能量比较接近,但铁磁态的能量仍比反铁磁态的能量高.构型2为C o原子与C o原子之间通过O原子相连,C o原子取代Zn2+后失去2个4s电子形成C o2+,失去的2个电子分别与O2-离子成键,构成sp3杂化轨道.此时C o2+2O2C o2+之间的超交换作用最强,因此体系的反铁磁态最稳定.对于构型1,C o原子与C o原子之间近邻,虽没有通过O2-连接,但彼此之间的直接耦合交换也不会发生,因为它们分属两个四面体.C o原子与C o原子之间的d轨道电子不会发生重叠,而O2-的超交换耦合作用也会使得反铁磁态成为稳定的基态.随着C o原子之间距离的增加,上述的反铁磁超交换作用逐渐变弱,但C o原子之间也没有有效的铁磁耦合交换,因此在能量上表现出铁磁态和反铁磁态比较接近.图3　C o取代两个Zn情况下的ZnO2×2×2超晶胞直接在Zn2C o2O体系中加入电子,这个电子是理想的、完全自由的,Sato等在文献[9]的计算中也是这样处理的,因此提出了载流子调节的双交换机制,但这样的电子在金属体系可行,在半导体体系则与实际情况差别很大.我们引入了更实际的电子,在C o掺杂ZnO体系通过引入氧空位缺陷并计算了铁90724期陈　静等:氧空位对钴掺杂氧化锌半导体磁性能的影响图4　C o原子在不同位置上时铁磁态与反铁磁态之间能量差图5　氧空位缺陷与铁磁态和反铁磁态之间能量差的关系图6　氧空位存在时C o 的3d 投影能态密度磁态和反铁磁态的能量.因为构型2的的反铁磁交换作用最强,因此选择构型2,氧空位的位置分别为图3中的a 位置—f 位置.由于O2p 轨道平均有两个Zn 的4s 电子,若直接去掉一个O 原子,这与实际情况不符.去掉O 原子会在原来的位置形成氧空位缺陷V O ,V O 是带有电荷的,电子数分别为0,1和2,按这三种情况分别计算了上述体系的铁磁态和反铁磁态的能量.因为氧空位缺陷的能级可以发生电离,因此上述三种价态都可能存在.计算结果如图5所示.引入氧空位后,体系的铁磁态和反铁磁态的能量发生了很大的变化.对于不带电子的情况(直接移去O 原子),铁磁态的能量仍高于反铁磁态.但是对于带有电子的氧空位缺陷,情况发生了根本性的转变.对于含有1个电子的情况,当氧空位与C o 原子的距离小于01424nm 时,铁磁态的能量小于反铁磁态的能量,随着距离的增加,铁磁态的能量又高于反铁磁态的能量;对于含有2个电子的氧空位情况,当氧空位与C o 原子的距离小于01540nm 时,铁磁态的能量小于反铁磁态的能量,随着距离的增加,铁磁态的能量又高于反铁磁态的能量.值得指出的是,随着氧空位的引入,体系的能量差增大.我们认为主要原因是氧空位的引入使得体系的晶格发生了一定的畸变,因而造成总能量的增加.图6为氧空位在a 位置时体系铁磁态C o 23d 分波态密度,可以发现引入氧空位后C o 23d 态密度有明显的变化,主要表现在自旋向下的e 轨道和自旋向下的t a 轨道,随着氧空位上电荷的增多,自旋向下的t a 轨道展宽,而且随着电子的增多展宽程度越来越大.Liu 等[14]认为这是氧空位束缚的电子与C o3d 电子相互作用的结果,C o 掺杂ZnO 薄膜的铁磁性也与氧空位束缚的局域电子和C o3d 电子之间交换作用有关.当氧空位与C o 之间的距离较近时,氧空位束缚的局域电子可以和C o3d 电子之间发生直接的铁磁交换作用;当氧空位与C o 原子之间距离的增大超过了氧空位对局域电子的束缚范围时,它们之间不再发生直接交换.因此在C o 掺杂量一定时,氧空位缺陷浓度越大,体系就越表现出铁磁性,这与实验结果相一致.41结论从实验和计算两个方面研究了C o 掺杂ZnODMS 的磁性.实验表明氧分压对Zn 0195C o 0105O 薄膜的磁性有很大的影响.当氧分压较低(P <0101Pa )时薄膜在室温下具有铁磁性和较高的电子浓度,氧分压增加至011Pa 以上时薄膜的铁磁性消失并伴随有0172物理学报58卷电子浓度迅速降低.第一性原理计算表明,引入氧空位使C o3d自旋向下的ta轨道展宽,有利于调节C o2+之间的铁磁交换,但随着氧空位与C o之间距离的增加,对C o2+之间的铁磁交换调节作用逐渐变弱.[1]Ohno H1998Science281951[2]Sharma P,G upta A,Rao K V,Owens F J,Ahuja R,G uillen J,Johanss on B,G ehring G2003Nat.Mater.2673[3]W olf S A,Awschalom D D,Buhrman R A,Daughton J M,M olnárS,R oukes M L,Chtchelkanova A Y,T reger D M2001Science2941488[4]Pearton S2004Nat.Mater.3203[5]Jansen R2007Nat.Phys.3521[6]Sharma P2005Science307531[7]Pan H,Y i J B,Shen S,Wu R Q,Y ang J H,Lin J Y,Feng Y P,Ding J,Van L H,Y in J H2007Phys.Rev.Lett.99127201 [8]Dietl T,Ohno H,M atsukura F,Cibert J,Ferrand D2000Science2871019[9]Sato K,Y oshida H K2001Jpn.J.Appl.Phys.40L334[10]Duan M Y,Xu M,Zhou H P,Shen Y B,Chen Q Y,Ding Y C,Zhu WJ2007Acta Phys.Sin.565359(in Chinese)[段满益、徐　明、周海平、沈益斌、陈青云、丁迎春、祝文军2007物理学报565359][11]Liu X C,Shi E W,S ong L X,Zhang H W,Chen Z Z2006ActaPhys.Sin.552557(in Chinese)[刘学超、施尔畏、宋力昕、张华伟、陈之战2006物理学报552557][12]R ode K,M attana R,Anane A,Cros V,C ontour J P2008Appl.Phys.Lett.92012509[13]Ueda K,T abata H,K awai K2001Appl.Phys.Lett.79988[14]Liu X C,Shi E W,Chen Z Z,Zhang H W,S ong L X,W ang H,Y ao S D2006J.Cryst.Growth296135[15]R ode K,Anane A,M attana R,C outour J P,Durand O,LeBourgeois R2003J.Appl.Phys.937676[16]Banerjee S,M andal M,G ayathri N,Sardar M2007Appl.Phys.Lett.91182501[17]K im J H,K im H,K im D,Ihm Y E2002J.Appl.Phys.926066[18]Liu X C,Shi E W,Chen Z Z,Zhang T,Zhang Y,Chen B Y,Huang W,Liu X,S ong L X2008Appl.Phys.Lett.92042502 [19]Belghazi Y,Schmerber G,C olis S,Rehspringer J L,Dinia A,Berrada A2006Appl.Phys.Lett.89122504[20]Philipi J,Punnoose A,K im B I,Reddy K M,Layne S,H olmes JO,Satpati B,Leclair P R,Santos T S,M oodera J S2006Nat.Mater.5298[21]Pearton S J,N orton D P,I p K,Heo Y W,S teiner T2005Prog.Mater.Sci.50293[22]Liu X C,Shi E W,Chen Z Z,Chen B Y,Zhang T,S ong L X,Zhou KJ,Cui M Q,Y an W S,X ie Z,He B,W ei S Q2008J.Phys.20025208[23]Lee E C,Chang KJ2004Phys.Rev.B69085205[24]G opal P,S paldin N A2006Phys.Rev.B74094418[25]Zhang T,S ong L X,Chen Z Z,Shi E W,Chao L X,Zhang H W2006Appl.Phys.Lett.89172502[26]K resse G,Furthmüller J1996Phys.Rev.B5411169[27]K ohn W,Sham L J1965Phys.Rev.140A1133[28]Bloechl P E1994Phys.Rev.B5017953[29]Borseth T M,Svenss on B G,K uzets ov A Y,K las on P,Zhao Q X,W illander M2006Appl.Phys.Lett.8926211211724期陈　静等:氧空位对钴掺杂氧化锌半导体磁性能的影响2172物理学报58卷E ffect of oxygen vacancy defect on the magnetic propertie s ofCo2doped ZnO diluted magnetic semiconductor3Chen Jing1)2) Jin G uo2Jun1)　M a Y u2Qiang1)1)(Department o f Phyiscs,Nanjing Univer sity,Nanjing　210093,China)2)(Huaiyin Teacher College,Huaiyin　223001,China)(Received10June2008;revised manuscript received18September2008)AbstractZn0195C o0105O films were prepared under different oxygen partial pressure P by magnetron sputtering.The effect of P on the magnetic and electrical properties was investigated.The effect of oxygen vacancy on the magnetic properties was also calculated by first2principles calculation.The experimental results indicated that Zn0195C o0105O films showed room2tem perature ferromagnetism and high electron concentration when they were deposited under high vacuum.The ferromagnetism disappeared and the electron concentration decreased sharply when P was increased.The calculated results indicated that the energy of ferromagnetic states could be decreased by introducing oxygen vacancy in C o2doped ZnO system.The stability of ferromagnetism was determ ined by the distance between oxygen vacancy and C o atoms.K eyw ords:C o2doped ZnO,diluted magnetic sem iconductor,first2principles calculation,oxygen vacancy defectPACC:7280E,6170B,7360F3Project supported by the National Natural Science F oundation of China(G rant N os.60371013,10674058)and the Natural Science F oundation of Jiangsu Province,China(G rant N o.BK2002086).E2mail:jquiet@。

聚硅氧烷阻燃剂的研究进展_张增光

聚硅氧烷阻燃剂的研究进展3张增光,贵大勇(北京理工大学阻燃材料研究国家专业实验室,北京　100081) 摘要:综述了近年来国内外聚硅氧烷阻燃剂的研究进展。

以等离子化学法为代表的节能、环保的合成方法逐渐受到重视;线性聚硅氧烷可以同其它聚合物共聚以提高其阻燃性能,而带支链的聚硅氧烷则表现出更好的热稳定性、相容性和阻燃效果;聚硅氧烷与基体的相容性及其使用方法等对材料阻燃性能具有重要的影响。

还对聚硅氧烷阻燃剂今后的发展进行了展望。

关键词:阻燃剂;聚硅氧烷;进展中图分类号:T Q314.248　文献标识码:A　文章编号:1001-9456(2007)04-0085-05Research and Progress on S ili cone2con t a i n i n g Fl am e Ret ardan tsZ HANG Zeng2guang,G U IDa2yong(Nati onal Laborat ory of Fla me RetardantMaterials,Beijing I nstitute of Technol ogy,Beijing100081,China) Abstract:Some p r ogresses of silicone2containing fla me retardants in recent years are revie wed.The synthetic methods with energy2saving and envir onmental p r otecti on such as the p las ma assisted poly merizati on are e mphasized.The linear polysil oxanes can be used t o copoly merize with other poly mers t o i m p r ove the fla me retardancy,and the branched have better ther mal stability,compatibility and fla me retardancy.The compatibil2 ity bet w een polysil oxanes and substrate and its app lying methods have significant effects on the fla me retardan2 cy of materials.And its future devel opments are als o p r os pected.Key words:fla me retardant;polysil oxane;p r ogress 硅是自然界中含量最丰富的元素之一,它仅次于氧而约占地壳质量的2517%[1],因此加强硅的开发和利用有着十分现实的意义。

封端含硅氧烷多异氰酸酯对涂层热力学性能的影响

良好疏水性以及化学和机械阻力性能的涂层可以保护基材免受潮湿和有机溶剂的侵蚀，同时延长使用寿命［６ｌ。
然而，以前的研究主要集中在含有有机溶剂或水分散体的液体聚氨酯体系的硅改性，最近，聚氨酯粉末涂料的生产取得了相当大的进展，其具有许多优点，如环保和可应用于各种基材【７ｊ。Ｈｏｐｐｅ等人【８】合成的硅烷改性封端聚异氰酸酯用于聚氨酯体系，不仅有利于涂层的固化，还能提高储存期间涂料的稳定性。但目前相关研究主要集中在制备和应用方面，而其反应机理和结构方面鲜有报道。
第７期
王杰等：封端含硅氧烷多异氰酸酯对涂层热力验部分１．１试剂
异佛尔酮二异氰酸酯（ＩＰＤＩ）：分析纯，德国拜耳公司；二月桂酸二丁基锡（ＤＢＴＤＬ）、辛酸亚锡：分析纯，阿拉丁试剂；￡．己内酰胺（￣－Ｃａｐｒｏｌａｃｔａｍ）：分析纯，麦克林试剂；甲酸：分析纯，上海沃凯试剂；三乙胺、Ｎ，Ｎ一二甲基甲酰胺（ＤＭＦ）：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；双端羟基聚醚改性硅油（相对分子质量２０００）：工业级，日本道康宁公司；端羟基树脂ＤＨ一５：实验室自制；本实验用到的原料都经过真空干燥除水。１．２涂膜的制备１．２．１脲二异氰酸酯的合成【９Ｊ：将ＩＰＤＩ、ＤＩ（适量的溶剂）和催化剂二月桂酸二丁基锡、三乙胺（均为ＩＰＤＩ质量的０．１％）放人装备有回流冷凝器、搅拌器、氮气入口和分液漏斗的四口圆底烧瓶中。将计算量的
近年来，聚氨酯涂料越来越倾向于引人聚硅氧烷。与传统聚氨酯中Ｃ—Ｃ键（３４７ｌｄ／ｍｏ１），Ｃ—Ｏ键（３４０ｋＪ／ｍｏ１）和Ｎ—Ｃ键（３３５ｋＪ／ｍｏ１）键能相比，聚硅氧烷中的Ｓｉ一０一Ｓｉ键（５５０ｋＪ／ｍｏ１）和Ｓｉ—Ｃ（３６９ｋＪ／ｍｏ１）键能较高，致使涂层的热稳定性、力学强度和化学抗性增加。聚醚链段加剧涂层微相分离，改善涂层弹性【５Ｊ。通过将硅迁移到涂层表面来降低界面能量的方法能改变表面性质，增加涂层的疏水性和耐化学性。而具有

光固化聚硅氧烷材料的研究进展

光固化聚硅氧烷材料的研究进展针对人们迫切希望开发一种绿色、固化速度快、节能、涂层光泽度高的涂料，尤其是那些可固化的有机硅材料，文章将对最令人关注的可光固化的有机硅材料进行介绍，简要介绍了紫外光固化有机硅材料的发展背景及现状，并重点针对光固化有机硅材料的分类、制备方法及应用进行了归纳。

标签：光固化；有机硅；丙烯酸酯；环氧；涂料光固化是利用光的能量引发涂料中的低分子预聚体或齐聚体以及作为活性稀释剂的单体分子之间发生聚合及交联反应的固化方式，在常温条件下数秒或数十秒即能完成，得到硬化干燥的涂膜，该方法具有固化速度快、低污染、高效率和适合连续化大生产等特点，符合当前世界各国日益重视环保的要求，被誉为环境友好型技术。

光固化（UV）技术是一项节能和环保型新技术。

它完全符合“3E”原则：Energy（节能）、Ecology（生态环保）、Economy（经济）。

光固化装置紧凑，流水化生产，加工速度快，因而节省场地空间，劳动生产效率高；光固化工艺保证涂层更薄，并有优良的性能，从而减少原材料消耗，有利于降低经济成本。

由于具有上述优点，目前已广泛的应用在涂料、油墨、粘合剂、印刷版材、电子工业等许多领域。

1 光固化体系划分1.1 自由基该体系主要以丙烯酰胺基或者丙烯酸酯基作为光敏性基团，这是该固化体系的基本特点。

主要以丙烯酸酯基化聚硅氧烷以及乙烯基化聚硅氧烷作为光敏性预聚物。

目前光固化产品中应用最为广泛的是丙烯酸酯基化树脂，同时也是研究相对完善的紫外光固化预聚物。

其光聚合反应速度相对较快、活性相对较高，并且抗氧聚合能力相对较强，且成本较其他产品低廉。

而线性聚氨酯丙烯酸酯/异壬酸改性的超支化聚氨酯丙烯酸酯的混合物当中，超支化聚氨酯丙烯酸酯的使用量越大，混合物的玻璃花转变温度以及弹性胶原储存模量也会越大，并且材料软硬段之间氢键之间的相互作用以及交联密度的增加也会使得材料拉伸模量以及应力断裂值随之增加，此时材料的断裂伸长率则受影响而降低。

C-SiC复合材料表面抗氧化涂层的膜系设计和结构优化

C-SiC复合材料表面抗氧化涂层的膜系设计和结构优化C/SiC复合材料表面抗氧化涂层的膜系设计和结构优化摘要：C/SiC复合材料作为一种高性能的结构材料，在高温环境下表现出优异的性能。

然而，由于其碳基材料的氧化和腐蚀问题，导致其应用受到限制。

为了提高C/SiC复合材料的抗氧化和抗腐蚀能力，研究者们对其表面进行涂层处理，并通过设计和优化涂层的膜系结构，进一步提升其性能。

关键词：C/SiC复合材料；抗氧化涂层；膜系设计；结构优化引言：C/SiC复合材料由碳基纤维增强的SiC基体构成，具有高温强度高、重量轻、热膨胀系数低、热导率高等优点。

这使得C/SiC复合材料在航空航天、能源等领域有着广泛的应用前景。

然而，在高温氧化环境下，碳基材料会发生氧化反应，从而导致C/SiC复合材料的性能下降和寿命缩短。

因此，研究者们提出了一种采用涂层技术来提高C/SiC复合材料抗氧化性能的方法，即在C/SiC复合材料表面涂覆抗氧化涂层。

抗氧化涂层的设计：抗氧化涂层的设计是提高C/SiC复合材料抗氧化性能的关键。

涂层的设计要考虑涂层的化学成分、涂层的厚度、涂层的结构等方面的因素。

首先，涂层的化学成分应选择能够有效抵御高温氧化的材料，如氮化硅（Si3N4）、二氧化锆（ZrO2）等。

其次，涂层的厚度应根据C/SiC复合材料在使用过程中的温度、应力等因素进行合理选择。

太薄的涂层会导致涂层的破损和腐蚀，而太厚的涂层则会增加材料的质量和成本。

最后，涂层的结构也是影响涂层性能的重要因素。

可以通过改变涂层的结构方式，如纳米结构、多层结构等，来降低涂层的氧化速率和改善抗腐蚀性能。

膜系结构优化：在涂层的膜系结构中，涂层与基体之间的黏结强度是影响涂层性能的关键因素。

为了提高黏结强度，可以采用钝化剂预处理、填充剂添加等方法。

钝化剂预处理可增强涂层与基体之间的黏结强度。

填充剂的添加可填充涂层中的孔隙，提高涂层的致密性和抗氧化性能。

此外，还可以通过夹层材料的引入，构建复合涂层结构，以进一步提高涂层的性能。

聚碳硅烷热解产物抗氧化性能的研究

聚碳硅烷热解产物抗氧化性能的研究张义强;董志军;左小华;袁观明;崔正威;李轩科【摘要】Pyrolysis products of polycarbosilane (PCS) were prepared by a heat treatment method at various temperatures in flowing argon atmosphere, and the anti-oxidation activity of the pyrolysis products was tested at different temperatures under static air atmosphere. The phase and composition of the pyrolysis products and their oxidized products were characterized by X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). The results show that the pyrolysis products of PCS prepared at 1 000 ℃ are mainly composed of amorphous SiC, SiO2 and carbon and the crystal size of cubic SiC increases with the pyrolysis temperature. The pyrolysis products of PCS prepared at 1 560 ℃ still mainly consist of cubic SiC, amorphous carbon and SiO2, and the contentof SiO2 and the crystallinity of SiC of the PCS pyrolysis products have influence on their initial oxidizing temperature. The good anti-oxidation property of PCS pyrolysis products at high temperatures is attributed tothe presence of SiO2 in PCS pyrolysis products and partial oxidation of SiC.%在流动氩气中将聚碳硅烷(PCS)于不同温度下进行热解处理制得热解产物,对其进行抗氧化实验,并采用XRD、EDX对PCS热解产物及其氧化产物的物相和成分组成进行表征.结果表明,PCS于1000℃的热解产物主要为无定形的SiC、SiO2和C；随着温度的升高,SiC晶体尺寸逐渐增大,1560℃的热解产物仍由立方SiC、无定形C和SiO2组成；PCS热解产物中的SiO2含量以及SiC的晶化度对其起始氧化温度有一定影响；热解产物中SiO2、SiC氧化形成的SiO2使得PCS热解产物在高温下具有良好的抗氧化性能.【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(035)004【总页数】4页(P289-292)【关键词】热解;聚碳硅烷;SiC;晶相;抗氧化【作者】张义强;董志军;左小华;袁观明;崔正威;李轩科【作者单位】武汉科技大学化学工程与技术学院,湖北武汉,430081;武汉科技大学化学工程与技术学院,湖北武汉,430081;黄石理工学院化学与材料工程学院,湖北黄石,435003;武汉科技大学化学工程与技术学院,湖北武汉,430081;武汉科技大学化学工程与技术学院,湖北武汉,430081;武汉科技大学化学工程与技术学院,湖北武汉,430081【正文语种】中文【中图分类】TQ317.9SiC是一种重要的高温结构材料，它具有良好的高温强度、高温稳定性和高温抗氧化性能［1］。

聚硅氧烷涂层对飞机座舱玻璃抗银纹能力的改进

（５）耐自然老化性结果见表４
表４自然条件对涂层表面硬度影响
／Ｈ
放置时间
０年
１．５年
３年
５年
室外屋顶平放
６
５
４
３（与本体相当）
室内无阳光直射
６
６
６
６
耐老化实验有双面涂和单面涂两种板，双面涂层板形状无变化，而单面涂层板则向涂层面翘曲（未涂层面吸水膨胀），且未涂层面有大量银纹，而涂层面没有银纹（说明涂层能有效地防止有机玻璃吸水老化）。经测算，涂层板表面遇水浸润角为９５°，有机玻璃本体表面遇水浸润角为７５° ，相比之下涂层板更不易被润湿。３年按光照６ｈ／ｄ计算，尚可达６０００ｈ以上。即使西方发达国家军用飞机的透明件寿命也不过４０００ｈ。因此，从表面老化看可以满足使用要求［５］。
Wang Dayong （Da-lian military delegate office of air force , Huludao , 125000） Abstract : The origin of silver craze in cockpit glass and performance of polysiloxane coating are described .Experiment results show that the polysiloxane coating can improve the silvercraze-resistance of cockpit glass . Key words : polysiloxane , coating , cockpit glass , silver-craze
机理来看，造成有机玻璃室外老化的最主要原因是光氧化作用。即是先由紫外光提供能量，切断聚合物链段中的化学键，产生游离基；游离基再与表层渗透的氧结合形成过氧化物来引发链段降解。单纯紫外光和单纯氧都很难构成对材料表面的降解。这一点已由光吸氧实验中充氧与充氮时的对比结果（充氮时紫外光照９００ｈ主要官能团红外吸收度变化很小，而充氧时明显变化）及有机玻璃室内外老化的明显差异所证明。通过大气老化后有机玻璃向阳面分子量明显低于背阳面，表层分子量明显低于里层，这也证明光氧化联合作用造成老化的机理［１］。其次，湿热也能促进有机玻璃老化。热能作用与光能类似，提供形成游离基所需的能量；而潮湿能促进氧的溶解以及降解后形成的低分子的渗出。此外，在不同环境条件如酸雨、盐雾等造成对有机高分子材料的侵蚀，属于其它的化学反应，在浓度较大的地域也往往对材料老化产生重要影响。１．２座舱玻璃受内外应力、溶剂及环境作用出现

聚硅氧烷富勒烯固相微萃取涂层的性能

聚硅氧烷富勒烯固相微萃取涂层的性能
韩素琴
1
1 ,2
肖春华吴采樱
1
31
2 ( 武汉大学化学系 , 武汉 430072) ( 山西师范大学化学系 ,临汾 041004)
摘要高分子聚硅氧烷富勒烯首次被用作固相微萃取涂层材料 ,利用顶空固相微萃取气相色谱法对该涂层进行了评价。与商用的聚二甲基硅氧烷相比 ,自制涂层在选择性、灵敏度、热稳定性、使用寿命及萃取量等方面的性能均优于商用聚二甲基硅氧烷。关键词顶空固相微萃取 ,气相色谱法 ,高分子聚硅氧烷富勒烯
图 2 PF 涂层对萘系物的萃取时间曲线 Fig. 2 Extraction time profiles of the naphthalene congeners
for the PF coating
1. 萘 (naphthalene) ;2122甲基萘 (22methylnaphthalene) ;3112甲基萘 (12methylnaphthalene ) ; 412 , 62二甲基萘 ( 2 , 62dimethyl2naphth2 alene) ;512 ,32二甲基萘 (2 ,32dimethylnaphthalene) 。
1. 苯 ( benzene) ;21 甲苯 (toluene) ;31 乙苯 (ethylbenzene) ;41 p2二
甲苯 ( p2xylene) ;51 o2二甲苯 ( o2xylene) 。
3. 2 萃取量和选择性 SPME 涂层的萃取量和选择性与其表面物化性质、结构及涂层所处的环境等有关 ,如搅拌、盐效应、
1376
分析化学
第 29 卷
空相与涂层之间的分配系数最小。图 6 表明 : 在 30 ℃,萃取 30 min 时 ,PF 涂层对联苯和萘系物的单位体积萃取量也远远高于 PDMS 。联苯在气相状态下 ,两个苯环成 45 ℃ 夹角 ,呈非平面结构 , 与平面性的甲基萘和二取代甲基萘相比 ,在 PF 涂层上表现出萃取量明显偏低 ,显示出 PF 涂层对平面与非平面结构分子的识别能力。同时 ,萘属于平面结构分子 ,在 PF 涂层上萃取量低的原因可能与苯相似 ,但在相同条件下 ,用 PF 涂层对萘萃取量与联苯相比为 0. 367 ,而用 PDMS 涂层则为 0. 235 ,说明含 C60 的 PF 涂层对萘的选择性比 PDMS 涂层强。