本发明属于一种制备碳化硅纤维或织物的方法。
背景技术：
碳化硅(SiC--Silicon Carbide)是一种具有高强度、高硬度、耐磨 和抗氧化、共价键键合的陶瓷材料。SiC由于其在高温下良好的机械性能， 这使得其常作为金属基、陶瓷基的增强材料。以SiC、硼化物等为代表的 非氧化物系统陶瓷是继陶瓷器、玻璃等依靠烧结天然无机材料的传统陶 瓷和以氧化铝为主的氧化物系统陶瓷之后的第三代陶瓷，它们的机械性 能还超过了耐热性、耐蚀性、耐磨性均优异的超高温合金材料，因此有 关产业将其用作结构材料为目标。也正是由于非氧化物陶瓷具有如此出 众的机械性能，故又被称为工程陶瓷，在精细陶瓷中它是最具有前途和 最令人瞩目的领域。
SiC由于具有优异的高温力学性能、抗氧化性、耐腐蚀性等特点，近 年来成为人们研究的热点。SiC纤维主要采用前驱体转化法(Yajima S.， Okamura K.，Hasegawa Y.And Yamura，T.，高强SiC连续纤维的制备，美 国陶瓷学会志，1976，59(7-8)，324-327)和CVD法(Gulden T.D.， 气相沉积碳化硅纤维及其微观结构，美国陶瓷学会志，1968，51(8)， 424-429)。前驱体转化法是以有机硅化合物二甲基二氯硅烷为原料，在有 机溶剂中与金属纳发生反应，脱氯生成聚二甲基二氯硅烷。聚二甲基二 氯硅烷在400℃以上发生重排反应生成聚碳硅烷。聚碳硅烷在300℃下熔 融纺丝，在空气中加热到280℃进行不熔化处理，然后在1100-1150℃的 惰性气氛下烧结，聚碳硅烷分解，支链上的甲基、氢脱除，而只残存Si-C键骨架，得到β-SiC结构的SiC连续纤维。前驱体法制备SiC连续纤 维具有工艺较为繁杂，性能不太容易控制等缺点。CVD法制SiC纤维是 以钨丝(W)或炭纤维(CF--Carbon Fiber)为芯材，以有机硅如CH3SiCl3、CH3SiHCl2、Si(CH3)4、(CH3)2SiCl2等为原料在芯材纤维上蒸镀SiC。 CVD法生产的SiC纤维不适合进行弯曲加工和形成编织物，另外价格也较高。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种工艺简单、性能稳定、价格低的碳化硅纤 维或织物的制备方法。
本发明的目的是这样实现的，以炭纤维、活性炭纤维及其织物为碳 源，SiO2和Si的混合物在一定温度下反应生成SiO为硅源，在惰性气氛 中，碳源与硅源在一定温度下反应生成SiC，从而制得SiC纤维或织物。
反应式如下：
Si+SiO2―2SiO
SiO+2C―SiC+CO
本发明的制备方法包括如下步骤：
(1) 炭纤维、活性炭纤维或其织物、SiO2和Si按摩尔比为 C∶SiO2∶Si＝1∶1～2∶2～4，将SiO2和Si放置在刚玉反应舟的下部，上部放置 炭纤维、活性炭纤维或其织物；
(2) 将装有原料的反应舟放入反应器中，通入惰性气体Ar，升温至 1473-1673K，反应1-15小时，在惰性气氛下冷却至室温获得样品；
(3)将样品在室温用20％的HF溶液清洗后，在873-1073K下空 气中煅烧2小时，得到碳化硅纤维或碳化硅织物。
如上所述的炭纤维或其织物的原料可以是粘胶或聚丙烯腈基炭纤维。
如上所述的活性炭纤维或其织物的原料是粘胶或聚丙烯腈基活性炭 纤维，粘胶基活性炭纤维的比表面积在1000-1500m2/g，聚丙烯腈基活性 炭纤维的比表面积在500-800m2/g。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1. 工艺简单，易操作，成本低廉；
2. 所制备的碳化硅纤维或碳化硅织物的性能稳定；
3.可直接制备成碳化硅织物，避免了现有技术所获得的碳化硅纤维 无法弯曲加工的缺点。
本发明的实施例如下：
实施例1
聚丙烯腈活性炭纤维、SiO2、硅粉按摩尔比为1∶1∶2，将SiO2和硅粉 放置在刚玉反应舟下部，上部放置聚丙烯腈活性炭纤维。之后放入反应 器中，通过Ar气升温至1473K，反应10小时，在Ar气保护下冷却至室 温，得到SiC含量为93％的样品，在室温用20％HF溶液清洗，在873K 空气中煅烧2小时，剩余的物质为碳化硅。
实施例2
聚丙烯腈活性炭纤维布、SiO2、硅粉按摩尔比为1∶1∶2，将SiO2和硅 粉放置在刚玉反应舟下部，上部放置聚丙烯腈活性炭纤维。之后放入反 应器中，通过Ar气升温至1473K，反应12小时，在Ar气保护下冷却至 室温，得到SiC含量为94.5％的样品，在室温用20％HF溶液清洗，在873K 空气中煅烧2小时，剩余的物质为碳化硅，得到碳化硅布。
实施例3
粘胶活性炭纤维、SiO2、硅粉按摩尔比为1∶1∶2，将SiO2和硅粉放置 在刚玉反应舟下部，上部放置聚丙烯腈活性炭纤维。之后放入反应器中， 通过Ar气升温至1473K，反应10小时，在Ar气保护下冷却至室温，得 到SiC含量为95％的样品，在室温用20％HF溶液清洗，在873K空气中 煅烧2小时，剩余的物质为碳化硅。
实施例4
聚丙烯腈活性炭纤维毡、SiO2、硅粉按摩尔比为1∶2∶4，将SiO2和硅 粉放置在刚玉反应舟下部，上部放置聚丙烯腈活性炭纤维。之后放入反 应器中，通过Ar气升温至1473K，反应15小时，在Ar气保护下冷却至 室温，得到SiC含量为96％的样品，在室温用20％HF溶液清洗，在873K 空气中煅烧2小时，剩余的物质为碳化硅，得到碳化硅毡。
实施例5
聚丙烯腈活性炭纤维、SiO2、硅粉按摩尔比为1∶1∶2，将SiO2和硅粉 放置在刚玉反应舟下部，上部放置聚丙烯腈活性炭纤维。之后放入反应 器中，通过Ar气升温至1573K，反应2小时，在Ar气保护下冷却至室 温，得到SiC含量为95.2％的样品，在室温用20％HF溶液清洗，在873K 空气中煅烧2小时，剩余的物质为碳化硅。
实施例6
聚丙烯腈炭纤维、SiO2、硅粉按摩尔比为1∶2∶4，将SiO2和硅粉放置 在刚玉反应舟下部，上部放置聚丙烯腈活性炭纤维。之后放入反应器中， 通过Ar气升温至1673K，反应2小时，在Ar气保护下冷却至室温，得 到SiC含量为95.8％的样品，在室温用20％HF溶液清洗，在873K空气 中煅烧2小时，剩余的物质为碳化硅。