Fine silicon carbide fiber synthesized from a silicon-based polymer blend using radiation curing

ケイ素系ポリマーブレンドから放射線不融化を用いて合成される細径炭化ケイ素繊維

出崎 亮; 杉本 雅樹; 田中 茂; 森田 洋右; 成澤 雅紀*; 岡村 清人*; 伊藤 正義*

Idesaki, Akira; Sugimoto, Masaki; Tanaka, Shigeru; Morita, Yosuke; Narisawa, Masaki*; Okamura, Kiyohito*; Ito, Masayoshi*

セラミック複合材料の代表的な強化繊維であるSiC繊維は、ポリカルボシラン(PCS)を出発物質として、溶融紡糸,不融化,焼成の過程を経て合成される。その繊維径は10-15mである。強化繊維は、通常2次元,3次元の織物に製織されるが、10 m以上の繊維径、高弾性率を有するSiC繊維では、3次元的な複雑形状の織物を作製することが困難である。より複雑な形状の織物を作製するためには、より細く、しなやかなSiC繊維を開発する必要がある。そこで本研究では、出発物質の紡糸性を改善するため、PCSにポリビニルシラン(PVS)を紡糸助剤としてブレンドした。PVSをブレンドすることにより、PCSのみの場合(約600K)よりも低い、約490Kでの溶融紡糸が可能になり、さらに出発物質の紡糸性を改善することができることを明らかにした。PVSのブレンド量は20wt%が最適で、この時最も細い、平均8mのポリマー繊維が得られた。その後、電子線不融化,焼成の処理を行い、このPCS-PVSポリマーブレンド繊維から平均繊維径6mのSiC繊維が得ることができた。

Silicon carbide (SiC) fiber, which is one of the likeliest candidates as a reinforcement fiber of ceramic matrix composites (CMCs), is synthesized from polycarbosilane (PCS). The diameter of thus SiC fibers is 10-15 m. In order to fabricate CMCs with 3-dimensional complex shapes, it is important to develop a SiC fiber with diameter of less than 10 m, flexibility, and high strength. In order to improve the spinnability of precursor polymer, we have blended polyvinylsilane (PVS), which is a liquid polymer at room temperature, to PCS as a spinning additive. According to relationship between temperature and melt viscosity of the polymer blend, it was found that the polymer can be melt-spun at about 490K, 110K lower than PCS (about 600K), and that the spinnability of the polymer is improved by blending PVS. Fine polymer fiber was obtained from the polymer blend, and finally, very fine SiC fiber with the average diameter of 6 m was synthesized from the PCS-PVS polymer blend.