Способ получения волокнистого карбида кремния - SU430537A3

Описание

Известен способ получения волокнистого карбида кремния из углеродсодержащего материала , кремнийсодержащего материала и катализатора при высокой температуре.

Предложенный способ отличается тем, что в качестве катализатора используют элементы и их соединения III и IV-ой подгрупп периодической системы элементов, а процесс происходит при 1000-1700°С, преимущественно 1200-1600°С, в содержащей углерод среде.

Изобретение позволяет получать волокна карбида кремния с длиной до нескольких сантиметров и с диаметрами максимально до 3 мм, в среднем с диаметрами 1-2 мм. При этом волокна по всей длине имеют постоянный диаметр.

Волокна карбида кремния, получающиеся по изобретению, 1можно подвергать формованию или сплетению. Они применяются на основании их высокого предела прочности при разрыве и их высокого модуля упругости для многослойных материалов в сочетании с пластмассами, металлами и керамическими материалами, для тепловой изоляции, для фильтров и для электрических элементов конструкции . Свойства обычного технического карбида кремния присущи также волокнам карбида кремния.

Волокна карбида кремния, по предлагаемому способу имеют низкую температуру образования около 1400°С.

В качестве исходного сырья можно, например , применять кремний, кварц, в данном случае вместе с тонкодисперсным углеродом. Известные добавки прибавляют к этим исходным смесям .в известной дозировке. Но можно также осуществлять добавку на готовом волокне.

В качестве углеродсодержащей среды используют , например, окись углерода, углеводороды , например метан, этилен или бензол. Но для этой цели пригодны также кремнийорганические соединения, например органосиланы (метилсилан, органосилоксаны или галоидированные органосиланы).

Во многих случаях может быть выгодной добавка галогенов, азота или водорода.

Для реализации способа требуется, чтобы работа протекала в присутствии одного или нескольких элементов П1 и IV подгрупп периодической системы элементов. При этом оказалось целесообразным вводить галогеннды или оксигалогениды элементов скандия, иттрия , лантана, все лантаниды, титан, цирконий , гафний, торнй, а также актиниды, особенно актиний и торий. Особенно выгодно применение хлоридов лантана и гафния.

Исходное сырье применяется как свободная смесь или в форме брикетов.

В газонепроницаемой реакционной камере нагревают содержащие кремний и углерод смеси, например, кремний и тонкодисперсный углерод, в углеродсодержащей среде, например в среде окиси углерода, и в присутствии элемента III и IV подгруппы периодической системы элементов до температуры минимально 1000°С и максимально 1700°С. Температуру сохраняют до тех пор, пока не образуются требуемые волокна.

Пример 1. Получение волокон карбида кремния из технического кремния, тонкодисперсного углерода и окиси углерода в присутСТ1ВИИ лантана в реакционной камере.

В качестве катализатора используют хлорид лантана. 20 г смеси из 70 мол.% технического кремния и из 30 мол.% тонкодисперсного углерода нагревают от 1000 до 1400°С в течение приблизительно 40-60 мин в среде окиси углерода . В течение следующих 20 мин при 1400-1450°С происходит рост волокон. Катализатор находится в течение этого времени в температурной зоне между 900 и 1100°С.

Получаются волокна карбида кремния с максимальной длиной 30 мм и с диаметрами максимально до 3 мм, в среднем 1-2 мм. Отсюда получают максимальное jd отношение волокон 30.000.

Пример 2. Получение волокон карбида кремния из технического кремния, тонкодисперсного углерода и окиси углерода в присутствии лантана в реакционной камере.

В качестве катализатора используют хлорид лантана.

40 г смеси из 50 мол.% технического кремния и из 50 мол.% тонкодисперсного углерода

нагревают в течение приблизительно 60 мин от 1000 до 1400°С (температура в середине реакционной камеры) в среде окиси углерода.

Температуру 1400°С сохраняют еще 40 мин. Хлорид лантана находится в течение этого времени в температурной зоне от 900 до 1100°С.

При опыте получают волокна карбида кремния с максимальной длиной 50 мм и с диаметрами до 3 1ММ, в среднем -2 мм. Получают максимальное ld отношение волокон 50.000.

Предмет изобретения

1.Способ получения волокнистого карбида кремния из углеродсодержащего материала, кремнийсодержащего материала и катализатора при высокой температуре, отличающийся тем, ЧТО, с целью улучшения свойств материала, в качестве катализатора используют элементы и их соединения III и IV-ой подгрупп периодической системы элементов.

2.Способ по п. 1, отличаю Щ|ИЙся тем, что в качестве катализатора используют галогениды элементов, например хлорид лантана, хлорид гафния.

3.Способ по пп. 1-2, отличающийся тем, что температура процесса от 1000 до 1700°С, преимущественно от 1200 до 1600°С.

4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют, например окись углерода , углеводороды.

5.Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что в качестве кремнийсодержащего материала используют, например, кремнийорганические соединения: металлический кремний, двуокись кремния.

Реферат

Формула