一種測定聚碳硅烷中異質元素含量的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于化學測試技術領域，具體涉及一種測定聚碳硅烷(PCS)中異質元素含量的方法。
【背景技術】
[0002]碳化硅(SiC)是一種高性能陶瓷材料，可廣泛應用在高性能SiC陶瓷纖維、陶瓷基復合材料、陶瓷涂層、陶瓷薄膜、泡沫陶瓷、陶瓷微粉等方面。聚碳硅烷(PCS)是最常用的先驅體法制備高性能SiC材料的先驅體，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，通常在裂解重排時將異質元素絡合物引入到PCS主鏈上，得到含異質元素聚碳硅烷，例如含鋁聚碳硅烷(PACS)，異質元素包括鋁、鐵、鈦、鋯、鈷、鎳、硼等。
[0003]聚碳硅烷中異質元素的主要作用是提高其陶瓷產率，并且在PCS燒結過程中防止超高溫下晶粒過分長大，使之形成近化學計量比的SiC。因此，異質元素含量對最終SiC陶瓷材料的結構和性能有著重要影響。
[0004]目前，測定PCS中異質元素含量常用的方法是將PCS用熔融強堿溶解，然后用比色法進行測定。例如，含鋁聚碳硅烷中鋁含量的測定采用的是EDTA絡合硝酸鉛反滴定法，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，造成其測定結果誤差較大。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述技術現狀，本發(fā)明旨在提供一種測定聚碳硅烷中異質元素含量的新方法，該方法使用的化學試劑較少，操作方便，測定速度快，測定效率高，并且測定結果誤差較小，精確度較高。
[0006]為了實現上述技術目的，本發(fā)明人嘗試用強氧化性化學試劑消解聚碳硅烷，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元素的含量。但是，在實際操作中，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元素的聚碳硅烷，得到澄清的消解溶液卻是一個技術難點。經過大量實驗探索后本發(fā)明人發(fā)現，當聚碳硅烷樣品的質量為0.1份(對應質量單位:g，下同)，選用的化學試劑的配方為: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，(對應體積單位:ml，下同，即聚碳硅烷的質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)明的技術方案為:一種測定聚碳硅烷(PCS)中異質元素含量的方法，其特征是:采用強氧化性化學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量為0.1份時，所述的強氧化性化學試劑配方為: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]使用待測異質元素的標準溶液配置具有一定質量分數的含待測異質元素的溶液，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定該含待測異質元素的溶液，得到待測異質元素的譜線強度與質量含量的標準曲線；
[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元素的譜線強度，將其與所述的待測異質元素的譜線強度與質量含量的標準曲線相比對，得到待測試液中待測異質元素的含量，進而計算得到所述聚碳硅烷中待測異質元素的含量。
[0011]所述的聚碳硅烷是組成中含有異質元素的聚碳硅烷。所述的異質元素是除碳、硅、氫、氧以外的元素，包括但不限于以下異質元素:鋁、鐵、鈦、鋯、鈷、鎳、硼中的一種或幾種。
[0012]所述待測異質元素的標準溶液是國家實物標準樣品(GSB)。
[0013]作為優(yōu)選，所述的硝酸的質量分數為50-70%，高氯酸的質量分數為60-80%，雙氧水的質量分數為20-50%，氫氟酸的質量分數為30%-60%。
[0014]所述的待測試液中異質元素的質量分數范圍在0-1000ppm。
[0015]作為優(yōu)選，所述的消解反應溫度為100-250°C。
[0016]作為優(yōu)選，所述的消解反應是在耐酸堿腐蝕的容器內進行;進一步優(yōu)選地，所述的消解反應過程是:先將所述容器敞口升溫至100-180°C并且保溫1-5小時，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)明通過化學試劑組分與含量的調配，實現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元素的譜線強度，通過比對待測異質元素的標準溶液的譜線強度與質量含量的標準曲線而得到消解溶液中異質元素的含量，進而換算得到聚碳硅烷中待測異質元素的含量。與傳統(tǒng)的比色法相比，本發(fā)明方法使用的化學試劑較少，操作方便，測定速度快，測定效率高，并且測定結果誤差較小，精確度較高。
【具體實施方式】
[0018]下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，需要指出的是，以下所述實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]實施例1:
[0020]本實施例中，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的容器內，依次向該容器內加入4ml質量分數為65%的濃硝酸，0.5ml質量分數為72%的高氯酸，0.5ml質量分數為30%的雙氧水和Iml質量分數為45 %的氫氟酸，將其放在150 V的熱臺上預熱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，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的鋁標準溶液(符合GSB)，分別用去離子水稀釋并定容，得到