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BN纤维

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BN纤维具有耐超高温、高温力学性能优异、可吸 收中子等特性,其抗氧化温度比碳纤维和硼纤维还要 高,可以在900℃以下的氧化气氛和2800℃以下的惰 性气氛中长期使用,在高超音速导弹等耐超高温材料应用方面得到广泛关注。BN纤维的制备方法主要有:无机先驱体法和有机先驱体法。

无机先驱体法制备BN纤维
 美国的金刚砂公司最早开始无机先驱体法制备 BN纤维的研究,并以B2O3纤维作为先驱体成功制备得到BN纤维。之后,前苏联、日本、中国等相继开展了BN纤维的研究,并有大量的报道。美国的Economy S,等于1967年就报道了以硼酸为原料制备B2O3 先驱体纤维,该纤维在NH3(大于1000℃)及 N2(小于2000℃)气氛中高温转化为BN 纤维,并且 利用此无机转化法研制出直径为10μm,强度为830MPa左右,具有定向微晶的h-BN纤维,在此之后还研制了高模量BN纤维(模量达210GPa)。我国山东工业陶瓷研究设计院的肖永栋等1976年开始研究此项工艺,并制备出了性能指标优良的定长BN纤维和连续BN纤维产品。

有机先驱体法制备BN纤维

无机先驱体法简单易操作,但存在很多弊端,如所制得的BN纤维存在晶体取向困难,B2O3纤维作为先 驱体极易吸潮,容易导致产品缺陷的产生,因此制备的 纤维性能普遍较低。因此,有机先驱体转化制备BN纤维成为一种新型制备方法,改善最终制备的纤维性能。有机先驱体法不仅弥补了无机先驱体法的不足,而且制备的产品具有良好的加工性能,且纤维的力学性能及热性能稳定,故近几十年来这种方法受到极大地关注。 日本学者Taniguchi,等最先利用有机先驱体 方法制备BN纤维,对有机先驱体制备BN纤维展开 了一系列研究,并利用N-苯基-B-氨基硼嗪作为 先驱体热解成功制备出力学性能较好的BN纤维,但缺点是其结果不能被重复。此后,Wade研发制备了一种可熔融纺丝的BN先驱体。法国的Miele小组以BCl3与NH4CL为原料,在低温下反应得到含环状三氯硼氮烷,再与二甲胺反应,制备有机先驱体2,4-双(单甲基胺)-6-单甲基胺硼烷单体。有机先驱体在惰性气氛下经熔融纺丝、高温氮化处理,成功制备出综合性能优良的BN纤维,其纤维直径为7.5μm,在其拉伸强度超过1400MPa,弹性模量高达400GPa。
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