用量,考察聚乙烯醇与硼酸的摩尔比为2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1时硼酸利用率和聚合物产率的变化,最后选定聚乙烯醇与硼酸的摩尔比4:1为适宜的反应配比。Р 图2.1 聚乙烯醇硼酸酯(a),聚乙烯醇(b)和硼酸(c)的红外谱图Р 2.3低温裂解Р 图2.2所示为前驱体聚合物在氩气流下以10℃/min的升温速度测得的TG和DTG曲线。从TG曲线中看出,第一次失重发生在100到280℃之间,这是由于凝胶体聚合物中自由水的消失引起的。接下来的两次失重分别是从300到400℃和从400到500℃之间,这是由于聚合物低温下支链的断裂和高温时骨架的断裂引起的。在500℃时前驱体的剩余质量约为18%。从600到1100℃质量几乎保持不变,在1100℃时又有一次失重发生。这说明聚合物的裂解在600℃之前已经反应完全,而碳热还原反应发生在1300℃以上。Р 图2.2 聚合物的TG和DTG曲线Р 2.4 高温碳热还原Р 碳热还原温度对碳化硼的制备有很大的影响,适当的还原温度能促使碳化硼晶体的形成和生长。将裂解后的前驱体在氮气保护下的管式气氛炉中分别于1100℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃和1500℃碳热还原2h,对其产物进行X射线衍射分析,结果如图2.4所示。Р 从图中可知,1100℃和1200℃时产物中只有氧化硼和碳的特征峰出现,说明碳热还原反应并未发生。当温度升到1300℃时才有微弱的B4C特征峰。随着碳化还原温度的升高,B4C的特征峰逐渐加强,当温度在1400℃时已经可以看到完整的B4C特征峰。温度为1500℃时,出现很强的碳化硼特征峰。说明碳热还原反应已经发生,得到了碳化硼。但由于反应是在磁舟中进行,随着反应温度的升高,磁舟中的SiO2和Al2O3也会参与反应,生成了Рβ-SiC和Al18B4O33,使产物中杂质增多。
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