一種測定聚碳硅烷中異質(zhì)元素含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測定聚碳硅烷(PCS)中異質(zhì)元素含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅(SiC)是一種高性能陶瓷材料，可廣泛應(yīng)用在高性能SiC陶瓷纖維、陶瓷基復(fù)合材料、陶瓷涂層、陶瓷薄膜、泡沫陶瓷、陶瓷微粉等方面。聚碳硅烷(PCS)是最常用的先驅(qū)體法制備高性能SiC材料的先驅(qū)體，一般由聚二甲基硅烷(PDMS)在高溫(400-500 V)高壓條件下通過裂解重排反應(yīng)制得。為改善最終SiC材料的耐高溫性、抗氧化性、電磁性能等，通常在裂解重排時(shí)將異質(zhì)元素絡(luò)合物引入到PCS主鏈上，得到含異質(zhì)元素聚碳硅烷，例如含鋁聚碳硅烷(PACS)，異質(zhì)元素包括鋁、鐵、鈦、鋯、鈷、鎳、硼等。
[0003]聚碳硅烷中異質(zhì)元素的主要作用是提高其陶瓷產(chǎn)率，并且在PCS燒結(jié)過程中防止超高溫下晶粒過分長大，使之形成近化學(xué)計(jì)量比的SiC。因此，異質(zhì)元素含量對最終SiC陶瓷材料的結(jié)構(gòu)和性能有著重要影響。
[0004]目前，測定PCS中異質(zhì)元素含量常用的方法是將PCS用熔融強(qiáng)堿溶解，然后用比色法進(jìn)行測定。例如，含鋁聚碳硅烷中鋁含量的測定采用的是EDTA絡(luò)合硝酸鉛反滴定法，該方法用到的溶液(如EDTA溶液、硝酸鉛溶液等)和試劑(如氫氧化鈉溶液、乙酸銨溶液、二甲酚橙指示劑等)較多，步驟較繁雜，而且由于利用溶液顏色變化判定滴定終點(diǎn)，造成其測定結(jié)果誤差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明旨在提供一種測定聚碳硅烷中異質(zhì)元素含量的新方法，該方法使用的化學(xué)試劑較少，操作方便，測定速度快，測定效率高，并且測定結(jié)果誤差較小，精確度較高。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明人嘗試用強(qiáng)氧化性化學(xué)試劑消解聚碳硅烷，待充分消解后得到澄清的消解溶液，然后利用電感耦合等離子體(ICP)發(fā)射光譜儀，通過比對法測定該澄清的消解溶液中異質(zhì)元素的含量。但是，在實(shí)際操作中，聚碳硅烷的消解卻很難徹底，因此如何能夠充分消解含異質(zhì)元素的聚碳硅烷，得到澄清的消解溶液卻是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)探索后本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聚碳硅烷樣品的質(zhì)量為0.1份(對應(yīng)質(zhì)量單位:g，下同)，選用的化學(xué)試劑的配方為:2-10體積份的硝酸，0.2-1體積份的高氯酸，0.2-1體積份的雙氧水，0.5-2體積份的氫氟酸時(shí)，(對應(yīng)體積單位:ml，下同，即聚碳硅烷的質(zhì)量與硝酸的體積之比為0.lg: (2-10)ml)，能夠充分消解聚碳硅烷，得到澄清的消解溶液。
[0007]S卩，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種測定聚碳硅烷(PCS)中異質(zhì)元素含量的方法，其特征是:采用強(qiáng)氧化性化學(xué)試劑消解該聚碳硅烷，得到澄清的消解溶液，用蒸餾水或去離子水將其稀釋至10-10000倍體積，得到待測試液；
[0008]所述的聚碳硅烷的質(zhì)量為0.1份時(shí)，所述的強(qiáng)氧化性化學(xué)試劑配方為:2-10體積份的硝酸，0.2-1體積份的高氯酸，0.2-1體積份的雙氧水，0.5-2體積份的氫氟酸；
[0009]使用待測異質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液配置具有一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的含待測異質(zhì)元素的溶液，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定該含待測異質(zhì)元素的溶液，得到待測異質(zhì)元素的譜線強(qiáng)度與質(zhì)量含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線；
[0010]利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定所述待測試液中異質(zhì)元素的譜線強(qiáng)度，將其與所述的待測異質(zhì)元素的譜線強(qiáng)度與質(zhì)量含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線相比對，得到待測試液中待測異質(zhì)元素的含量，進(jìn)而計(jì)算得到所述聚碳硅烷中待測異質(zhì)元素的含量。
[0011]所述的聚碳硅烷是組成中含有異質(zhì)元素的聚碳硅烷。所述的異質(zhì)元素是除碳、硅、氫、氧以外的元素，包括但不限于以下異質(zhì)元素:鋁、鐵、鈦、鋯、鈷、鎳、硼中的一種或幾種。
[0012]所述待測異質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液是國家實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)樣品(GSB)。
[0013]作為優(yōu)選，所述的硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50-70%，高氯酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60-80%，雙氧水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-50%，氫氟酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%-60%。
[0014]所述的待測試液中異質(zhì)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍在0-1000ppm。
[0015]作為優(yōu)選，所述的消解反應(yīng)溫度為100-250°C。
[0016]作為優(yōu)選，所述的消解反應(yīng)是在耐酸堿腐蝕的容器內(nèi)進(jìn)行;進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的消解反應(yīng)過程是:先將所述容器敞口升溫至100-180°C并且保溫1-5小時(shí)，然后將該容器密封，并放置在密封的耐高溫高壓的消解容器中，在150-250°C下消解。
[0017]綜上所述，本發(fā)明通過化學(xué)試劑組分與含量的調(diào)配，實(shí)現(xiàn)了聚碳硅烷的充分消解，得到澄清的消解溶液，然后利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定其中待測異質(zhì)元素的譜線強(qiáng)度，通過比對待測異質(zhì)元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液的譜線強(qiáng)度與質(zhì)量含量的標(biāo)準(zhǔn)曲線而得到消解溶液中異質(zhì)元素的含量，進(jìn)而換算得到聚碳硅烷中待測異質(zhì)元素的含量。與傳統(tǒng)的比色法相比，本發(fā)明方法使用的化學(xué)試劑較少，操作方便，測定速度快，測定效率高，并且測定結(jié)果誤差較小，精確度較高。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。
[0019]實(shí)施例1:
[0020]本實(shí)施例中，待測樣品為含鋁聚碳硅烷(PACS)。該樣品中Al含量的測定方法如下:
[0021](I)稱取0.1g的PACS樣品放入聚四氟乙烯材質(zhì)的容器內(nèi)，依次向該容器內(nèi)加入4ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%的濃硝酸，0.5ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%的高氯酸，0.5ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的雙氧水和Iml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45 %的氫氟酸，將其放在150 V的熱臺(tái)上預(yù)熱2h，得到渾濁的溶液。將該渾濁溶液連同容器一起放入耐高溫高壓罐中，然后將其放入180°C烘箱內(nèi)4h。待烘箱溫度降低至室溫后，取出耐高溫高壓罐，得到消解后的澄清的溶液，將其引入10ml容量瓶內(nèi)，用蒸餾水或去離子水稀釋并定容10ml，得到待測試液；
[0022](2)選取體積為50ml、100ml、50ml、25ml、10ml的容量瓶，分別向其中加入Ομ?，100μ?、100μ1、ΙΟΟμΙ、1000μ1的鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液(符合GSB)，分別用去離子水稀釋并定容，得到