CN111004035A - 一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置及其辐照交联方法 - Google Patents

一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置及其辐照交联方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于陶瓷纤维技术领域，提供了一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置及其辐照交联方法，装置包括束下辐照箱(B)、电子束发生器(A)和轨道(C)；电子束发生器(A)为束下辐照箱(B)内的聚碳硅烷纤维交联提供辐照源；轨道(C)用于安装束下辐照箱(B)并使束下辐照箱(B)在轨道中循环运动，其中束下辐照箱(B)包括上盖板(1)、钛箔(2)、纤维支架台(3)和底板(4)；底板(4)具有中心凹槽，中心凹槽用于装载纤维支架台(3)及活性助剂，钛箔(2)和上盖板(1)分别与中心凹槽口部和底板(4)外周尺寸，以与底板(4)形成密封；所述纤维支架台(3)设置在底板(4)的中心凹槽内，用于装载聚碳硅烷纤维。

Description

一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置及其辐照交联方法
技术领域
本发明总体地涉及陶瓷纤维技术领域，具体的涉及一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置及其辐照交联方法。
背景技术
连续SiC纤维具有低密度、优异的力学性能、耐高温性能以及与陶瓷基体良好的相容性，是先进复合材料常用的结构增强体，在航天、航空及高性能武器装备上获得了广泛应用。先驱体转化法是制备SiC纤维最成功的方法，主要包括聚碳硅烷先驱体的合成、熔融纺丝、不熔化和高温烧成四大工艺步骤。先驱体法制备的SiC纤维的主要成分包括SiCxOy无定形相、β-SiC晶粒和游离碳，在超过1300℃的高温下，SiCxOy无定形相会发生分解，生成SiO与CO气体逸出，造成纤维失重，孔洞增多。同时生成的SiO与CO气体会在SiC纤维表面发生气相沉积反应，形成SiC大晶粒，纤维表面粗化，强度急剧下降(Formation mechanism oflarge SiC grains on SiC fiber surfaces during heat treatment，CrystEngComm,2016,18,3674-3682)。因此，减少SiCxOy无定形相含量与抑制SiCxOy相分解造成的晶粒粗化是提高SiC纤维耐高温性能的最有效的方法。
减少SiCxOy无定形相含量的一个重要方法是采用电子束辐照交联技术替代传统的氧化交联方法。如日本Nippon carbon公司(Ceramic Filament Fibers–A Review，Macromol.Mater.Eng.2012,297,502–522)以聚碳硅烷为原料，经过熔融纺丝、空气不熔化和高温烧成，制备出了商品牌号为Nicalon的第一代连续SiC纤维，纤维氧含量约10～20wt％，，空气中1050℃以上、惰性气氛中1200℃以上将发生SiOxCy杂质相分解反应，并伴随着β-SiC晶粒的迅速生长，导致纤维强度的急剧降低(Microstructuralcharacterization and fracture properties of SiC-based fibers annealed atelevated temperatures,J.Mater.Sci.,2007,42,5046–5056)。Nippon carbon公司(US5283044，US5824281)将聚碳硅烷纤维在氦气下电子束辐照交联，避免了氧的引入，在惰性气氛或氢气气氛下烧成制备出了低氧含量(≤1wt％)的第二代连续SiC纤维(商品牌号Hi-Nicalon)和第三代连续SiC纤维(商品牌号Hi-Nicalon S)，制备的低氧含量SiC纤维的耐温性能提高到1600℃以上(Development of high performance SiC fibers derviedfrom polycarbosilane using electron beam irradiation curing-a review，J.Ceram.Soc.Jpn,2006,114,455-460)。
但是，由于聚碳硅烷纤维的软化点较低(≤200℃)，而电子束与聚碳硅烷纤维作用时发热量大，为避免辐照过程中聚碳硅烷纤维发生熔融并丝，辐照过程中需要采用气氛冷却和低温液体循环冷却的方法来降低聚碳硅烷纤维的温度，或者采用间断辐照的方法来避免聚碳硅烷纤维辐照过程中由于温度过高而造成的熔融并丝现象。此外，电子束与聚碳硅烷纤维作用会产生大量自由基，极易与环境中的水氧发生反应，为避免聚碳硅烷纤维氧含量的升高，需要在真空或高纯气体保护的束下装置中进行聚碳硅烷纤维的辐照交联(Application of Radiation Curing in the Preparation of Polycarbosilane-Derived SiC Fibers,J.Inorgan.Organometal.Polym,1992,2,171-179；Development ofsilicon nitride fiber from Si-containing polymer by radiation curing and itsapplication,Radiation Physics and Chemistry 54(1999)575-581；eactionMechanisms of Silicon Carbide Fiber Synthesis by Heat Treatment ofPolycarbosilane Fibers Cured by Radiation I,Evolved gas analysis,J Am CeramSoc,1995,78,1013-1017)。以上这些要求使得聚碳硅烷纤维束下辐照装备极为复杂，管路繁多，只能在静态下进行聚碳硅烷纤维的辐照交联，除此之外，单独采用电子束辐照实现聚碳硅烷纤维的交联所需要的辐照总剂量过高(超过15MGy，US5283044)，造成聚碳硅烷纤维的电子束辐照交联效率低下、产能不足，制备出的SiC纤维成本极为高昂，以日本Nipponcarbon公司的SiC纤维为例，采用空气氧化交联制备出的Nicalon的价格为2650欧元/公斤，在原料相同，其他制备工艺基本相同的情况下，采用电子束辐照交联制备出的Hi-Nicalon纤维的价格高达8000欧元/公斤(Ceramic Fibers Based on SiC and SiCN Systems:Current Research,Development,and Commercial Status，ADVANCED ENGINEERINGMATERIALS,2014,16:621-636)，这种高昂的成本给SiC纤维的应用带来极大的障碍。
此外，通过抑制SiCxOy相分解造成的晶粒粗化也是提高SiC纤维耐高温性能的有效方法。如美国Dow Corning公司(US5071600，US5051215，Compites Science andTechnology,1994,51(2):167-171.)利用含钛的聚碳硅烷纤维先后分别与二氧化氮和三氯化硼气体的反应，在不熔化阶段将硼氧元素引入纤维中，利用氮氧化物引入氧形成的SiCxOy相分解脱除富余的碳和引入的氧，同时利用硼的引入，抑制高温下晶粒的生长以及气相沉积反应造成的纤维表面晶粒粗化，提高纤维的耐高温性能。制备出了高结晶的SiC纤维，商品牌号为Sylramic纤维。该纤维具有优异的耐高温性能，惰性气氛下的使用温度超过1800℃。但是该方法原料合成复杂，工艺路线繁琐，三氯化硼气体腐蚀性大、不熔化工艺环境危害大，造成SiC纤维成本高昂。
发明内容
针对现有技术中聚碳硅烷纤维电子束辐照交联束下装置结构复杂、辐照交联总剂量过高、效率低下、单线产能不足等问题造成的SiC纤维成本高昂的问题，本发明提供一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置及其辐照交联方法，将聚碳硅烷纤维密封于含有活性助剂的束下辐照箱内，将束下辐照箱置于轨道上，将轨道按照一定的速率循环经过电子束发生器进行辐照，直至聚碳硅烷纤维实现不熔化。
本发明的技术方案是，一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置，它包括束下辐照箱、电子束发生器和轨道；所述束下辐照箱为装载聚碳硅烷纤维及其活性助剂使聚碳硅烷纤维发生交联反应的容器；所述电子束发生器用于为束下辐照箱内的聚碳硅烷纤维交联提供照源，束下辐照箱从电子束发生器辐照源下方接受辐照；所述轨道为水平封闭循环轨道，用于安装束下辐照箱并使束下辐照箱在轨道中循环运动。
进一步的，上述束下辐照箱包括上盖板、钛箔、纤维支架台和底板；所述底板具有中心凹槽，中心凹槽用于装载纤维支架台及活性助剂，钛箔与中心凹槽口部尺寸匹配，用于设置在中心凹槽上方；上盖板与底板外周尺寸匹配，用于设置在底板上方并与底板形成密封；所述纤维支架台设置在底板的中心凹槽内，用于装载聚碳硅烷纤维。
更进一步的，上述上盖板、纤维支架台和底板均为不锈钢材质；所述上盖板、钛箔和底板通过螺栓连接。
更进一步的，上述钛箔的厚度为0.05～0.50mm。钛箔的厚度低于0.05mm，辐照过程中由于温度升高等造成辐照箱内压强过大而破坏钛箔，箱体无法保持密封；钛箔的厚度大于0.50mm，电子束穿过钛箔的损耗过大，降低辐照效率。
进一步的，上述束下辐照箱的个数不少于1个。
本发明同时提供了利用上述装置进行聚碳硅烷纤维辐照交联的方法，包括以下步骤：
将活性助剂均匀置于所述束下辐照箱的内部底层，随后将聚碳硅烷纤维置于束下辐照箱内，密封束下辐照箱，将束下辐照箱置于轨道上，使轨道按照一定的平移速度循环经过已经开启的电子束发生器以对束下辐照箱进行辐照，得到聚碳硅烷交联纤维。
进一步的，上述活性助剂均匀置于所述束下辐照箱的中心凹槽底部；所述聚碳硅烷纤维平铺于纤维支架台上，然后将平铺有聚碳硅烷纤维的纤维支架台置于束下辐照箱的中心凹槽内，再将上盖板、钛箔和底板对正，通过螺栓固定并密封。
更进一步的，上述聚碳硅烷纤维的软化点不低于150℃，聚碳硅烷纤维的软化点低于150℃，辐照过程中发生熔融并丝；所述活性助剂为二甲胺硼烷或三甲胺硼烷，且聚碳硅烷纤维与活性助剂的质量比为100：(1～20)。聚碳硅烷纤维与活性助剂的质量比低于100：1，活性助剂的辅助交联程度不够，聚碳硅烷交联纤维后续热解过程中会并丝；聚碳硅烷纤维与活性助剂的质量比高于100：1～20；活性助剂量过大，反应不完全，浪费。
更进一步的，上述电子发生器的加速电压为2～5MeV，束流为1～5mA，剂量率为0.1～4kGy/s。电子加速器的加速电压低于2MeV，电子的能量不够，辐照聚碳硅烷纤维的穿透厚度不够；电子加速器的加速电压大于5MeV，电子的能量过高，辐照过程中易发生熔融并丝。束流低于1mA，能量密度过低，无法实现聚碳硅烷纤维的交联；束流高于5mA，能量密度过高，辐照过程中产生的热量过大，易发生熔融并丝。剂量率低于0.1Gy/s，无法实现聚碳硅烷纤维的交联；剂量率高于4kGy/s，辐照过程中产生的热量过大，易发生熔融并丝。
更进一步的，上述轨道的平移速度为1～20m/min，束下辐照箱单次通过电子束加速器的时间为2～20s；轨道车的平移速度低于1m/min，辐照过程中易发生熔融并丝；轨道车的平移速度高于20m/min，无法引发活性助剂的交联。束下辐照箱单次通过电子束加速器的时间低于2s，无法引发活性助剂的交联；束下辐照箱单次通过电子束加速器的时间高于20s，辐照过程中易发生熔融并丝；聚碳硅烷纤维实现交联的辐照总剂量为1～8MGy，聚碳硅烷纤维的辐照总剂量低于1MGy，无法实现聚碳硅烷纤维的交联；聚碳硅烷纤维的辐照总剂量高于8MGy，对聚碳硅烷交联纤维无明显影响，降低效率，提高成本。
可以看出，本发明设计一种束下辐照箱，采用多个束下辐照箱连续通过电子束发生器进行辐照，通过非辐照区聚碳硅烷纤维自然冷却降温，避免了静态辐照需气冷或水冷降温、间断辐照效率低下的问题，采用单次小剂量、多次、连续化辐照实现聚碳硅烷纤维的交联。同时，在辐照箱内加入活性助剂，利用助剂的交联作用，降低聚碳硅烷纤维不熔化所需要的辐照总剂量，从而克服了传统聚碳硅烷纤维辐照剂量高，辐照过程需冷却降温，辐照束下装置结构复杂，辐照交联单线产能不足的缺点，可将聚碳硅烷纤维辐照交联的单线产能提高5倍以上。而且，引入的活性助剂中含有硼元素，可抑制SiC纤维高温下晶粒生长以及表面晶粒粗化带来的强度下降，使制备的SiC纤维氩气中的耐温超过1800℃，在SiC纤维的批量工程化、降低成本和提高性能上有很好的效果。
本发明的技术效果如下：
针对现有技术中聚碳硅烷纤维电子束辐照交联束下装置结构复杂、辐照交联总剂量过高、效率低下、单线产能不足等问题造成的SiC纤维成本高昂的问题，本发明提供一种聚碳硅烷纤维的束下辐照箱及其辐照交联方法，设计一种束下辐照箱，利用多个束下辐照箱连续通过电子束发生器进行辐照，通过小剂量、多次、连续化实现聚碳硅烷纤维的交联。同时，在辐照箱内加入活性助剂，利用助剂的交联作用，降低聚碳硅烷纤维不熔化所需要的辐照总剂量，从而克服了传统聚碳硅烷纤维辐照剂量高，辐照过程需冷却降温，辐照束下装置结构复杂，辐照交联单线产能不足的缺点，可将聚碳硅烷纤维辐照交联的单线产能提高5倍以上。而且，引入的活性助剂中含有硼元素，可抑制SiC纤维高温下晶粒生长以及表面晶粒粗化带来的强度下降，使制备的SiC纤维氩气中的耐温超过1800℃，在SiC纤维的批量工程化、降低成本和提高性能上有很好的效果。
附图说明
从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：
图1是本发明实施例的聚碳硅烷纤维束下辐照装置的结构示意及聚碳硅烷纤维辐照交联的示意图；
图2是本发明实施例的聚碳硅烷纤维束下辐照箱的爆炸式结构示意图；
图3是本发明实施例的聚碳硅烷纤维束下辐照箱处于密封状态的结构示意图；
图4是本发明实施例8制备的SiC-1纤维氩气中1800℃处理1h前后的电子显微照片；其中(a)为处理前照片；(b)为处理后照片；
图5是本发明实施例8制备的SiC-3纤维氩气中1800℃处理1h前后的电子显微照片；其中(a)为处理前照片；(b)为处理后照片。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置，其结构示意如图1所示，它包括束下辐照箱B、电子束发生器A和轨道C；所述束下辐照箱B为装载聚碳硅烷纤维及其活性助剂使聚碳硅烷纤维发生交联反应的容器；所述电子束发生器A用于为束下辐照箱B内的聚碳硅烷纤维交联提供照照源，束下辐照箱B从电子束发生器A辐照源下方接受辐照；所述轨道C为水平封闭循环轨道，用于安装束下辐照箱B并使束下辐照箱B在轨道中循环运动，其中束下辐照箱B的结构示意如图2和图3所示，包括上盖板1、钛箔2、纤维支架台3和底板4；所述底板4具有中心凹槽，中心凹槽用于装载纤维支架台3及活性助剂，钛箔2与中心凹槽口部尺寸匹配，用于设置在中心凹槽上方；上盖板1与底板4外周尺寸匹配，用于设置在底板4上方并与底板4形成密封(密封状态的示意图如图3所示)；所述纤维支架台3设置在底板4的中心凹槽内，用于装载聚碳硅烷纤维。优选上述上盖板1、纤维支架台3和底板4均为不锈钢材质；所述上盖板1、钛箔2和底板2通过螺栓连接；优选钛箔3的厚度为0.05～0.50mm。
本实施例的装置中，优选束下辐照箱B的个数不少于1个，其个数、尺寸与轨道C的总体周长相互匹配。
实施例2
40g二甲氨基硼烷(活性助剂，图2和图3中所示的标号7，以下实施例同)均匀置于束下辐照箱B中心凹槽的最底层，随后将200g聚碳硅烷纤维(图2和图3中所示的标号6，以下实施例同)平铺于纤维支架3上，置于束下辐照箱内，放好0.1mm的钛箔2，将上盖板1、钛箔2、底板4对正密封。将密封好的束下辐照箱置于轨道C上，如图1所示，然后按照5m/min的平移速度经过3MeV的电子束发生器A进行辐照，束下辐照箱B单次通过电子束发生器C的时间为5s，电子束发生器A的束流为2mA，能量密度为0.5kGy/s，反复循环至聚碳硅烷纤维的辐照总剂量达到5MGy，制备得到聚碳硅烷交联纤维。
凝胶含量是表征聚碳硅烷纤维交联程度的常用方法，通过将聚碳硅烷纤维置于二甲苯中-反复回流溶解，未交联的聚碳硅烷纤维可溶解在二甲苯中，交联的聚碳硅烷纤维不溶解于二甲苯中，通过辐照后聚碳硅烷纤维在二甲苯中回流溶解后的残余质量百分比(凝胶含量)判断其交联程度，凝胶含量为0，则完全没交联，凝胶含量为100％，完全交联。一般认为凝胶含量超过95％，则认为聚碳硅烷纤维实现了交联。
本实施例辐照后所得聚碳硅烷交联纤维的凝胶含量为99.2％，硼含量为2.81wt％，氧含量为1.54wt％。
实施例3
2g三甲氨基硼烷均匀置于束下辐照箱B中心凹槽的最底层，随后将200g聚碳硅烷纤维平铺于纤维支架3上，置于束下辐照箱内，放好0.05mm的钛箔2，将上盖板1、钛箔2、底板4对正密封。将密封好的束下辐照箱B置于轨道上，如图1所示，然后按照1m/min的平移速度经过2MeV的电子束发生器B进行辐照，束下辐照箱B单次通过电子束发生器A的时间为20s，电子束发生器A的束流为1mA，能量密度为0.1kGy/s，反复循环至聚碳硅烷纤维的辐照总剂量达到5MGy，制备得到聚碳硅烷交联纤维。
所得聚碳硅烷交联纤维的凝胶含量为95.4％，硼含量为0.16wt％，氧含量为1.36wt％。
实施例4
400g三甲氨基硼烷均匀置于束下辐照箱B最底层，随后将2000g聚碳硅烷纤维平铺于纤维支架3上，置于束下辐照箱内，放好0.4mm的钛箔2，将上盖板、钛箔、底板对正密封。将密封好的束下辐照箱置于轨道上，如图1所示，按照10m/min的平移速度经过5MeV的电子束发生器进行辐照，束下辐照箱单次通过电子束发生器的时间为15s，电子束发生器的束流为5mA，能量密度为1kGy/s，反复循环至聚碳硅烷纤维的辐照总剂量达到1MGy，制备得到聚碳硅烷交联纤维。
所得聚碳硅烷交联纤维的凝胶含量为96.2％，硼含量为2.73wt％，氧含量为1.08wt％。
实施例5
10g二甲氨基硼烷均匀置于束下辐照箱最底层，随后将200g聚碳硅烷纤维平铺于纤维支架3上，置于束下辐照箱内，放好0.1mm的钛箔2，将上盖板、钛箔、底板对正密封。将密封好的束下辐照箱置于轨道上，如图1所示，然后按照5m/min的平移速度经过2MeV的电子束发生器进行辐照，束下辐照箱单次通过电子束发生器的时间为10s，电子束发生器的束流为3mA，能量密度为0.8kGy/s，反复循环至聚碳硅烷纤维的辐照总剂量达到8MGy，制备得到聚碳硅烷交联纤维。
所得聚碳硅烷交联纤维的凝胶含量为99.7％，硼含量为0.89wt％，氧含量为1.66wt％。
实施例6
50g三甲氨基硼烷均匀置于束下辐照箱最底层，随后将600g聚碳硅烷纤维平铺于纤维支架3上，置于束下辐照箱内，放好0.1mm的钛箔2，将上盖板、钛箔、底板对正密封。将密封好的束下辐照箱置于轨道上，如图1所示，按照20m/min的平移速度经过5MeV的电子束发生器进行辐照，束下辐照箱单次通过电子束发生器的时间为2s，电子束发生器的束流为5mA，能量密度为4kGy/s，反复循环至聚碳硅烷纤维的辐照总剂量达到8MGy，制备得到聚碳硅烷交联纤维。
所得聚碳硅烷交联纤维的凝胶含量为99.3％，硼含量为1.16wt％，氧含量为1.10wt％。
实施例7
20g二甲氨基硼烷均匀置于束下辐照箱最底层5，随后将200g聚碳硅烷纤维平铺于纤维支架3上，置于束下辐照箱内，放好0.2mm的钛箔2，将上盖板、钛箔、底板对正密封。将密封好的束下辐照箱置于轨道上，如图1所示按照15m/min的平移速度经过4MeV的电子束发生器进行辐照，束下辐照箱单次通过电子束发生器的时间为10s，电子束发生器的束流为3mA，能量密度为2kGy/s，反复循环至聚碳硅烷纤维的辐照总剂量达到6MGy，制备得到聚碳硅烷交联纤维。
所得聚碳硅烷交联纤维的凝胶含量为98.8％，硼含量为1.69wt％，氧含量为1.47wt％。
对比例1
其他过程与实施例2相同，与实施例2的区别是束下辐照箱内未安放二甲氨基硼烷活性助剂。
所得聚碳硅烷交联纤维的凝胶含量为46.7％，氧含量为1.48wt％。
对比例2
其他过程与实施例2相同，与实施例2的区别是束下辐照箱内未安放二甲氨基硼烷活性助剂，辐照总剂量为20MGy，所用时间是实施例2的4倍。
所制得聚碳硅烷交联纤维的凝胶含量为99.4％，氧含量为1.67wt％。
实施例8
将实施例2、对比例1和对比例2制得的聚碳硅烷交联纤维置于石墨炉内，抽真空置换氩气，随后按照2℃/min的升温速度升至1300℃并保温1h，制得SiC纤维，分别记为SiC-1、SiC-2、SiC-3。表1为制得SiC纤维的外观与性能，从表1中可以看出，实施例2和对比例2实现了聚碳硅烷纤维的交联，制得的聚碳硅烷交联纤维经过高温热解得到了强度超过2.9GPa的SiC纤维，对比例1未添加活性助剂，相同辐照条件下不能实现聚碳硅烷纤维的交联，无法制得SiC纤维。对比例2实现聚碳硅烷纤维交联所需要的时间和辐照总剂量是实施例2的四倍。
表1实施例7制得SiC纤维的外观与性能
Figure BDA0002337353080000101
实施例9
将实施例8制得的SiC-1和SiC-3纤维置于石墨炉内，抽真空置换氩气，随后按照10℃/min的升温速度升至1800℃并保温1h，对高温处理前后纤维的微观形貌和强度进行了表征，图4为SiC-1纤维1800℃氩气处理1h前后的扫描电子显微照片，图5为SiC-3纤维1800℃氩气处理1h前后的扫描电子显微照片。可以看出，本发明制备的SiC纤维1800℃氩气中处理1h，强度超过2.7GPa，纤维形貌无变化。对比例2制备的SiC纤维虽然也具有较好的强度，但经1800℃氩气中处理1h，纤维由黑色变为灰黑色，纤维表面存在大量颗粒状的SiC晶粒，强度降低到仅为0.72GPa。由此，进一步说明本发明聚碳硅烷纤维的束下辐照装置和辐射交联方法所得的聚碳硅烷交联纤维具有优异的耐高温性能，以此为基础得到的SiC纤维耐高温性能突出。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种聚碳硅烷纤维的束下辐照装置，其特征在于：它包括束下辐照箱(B)、电子束发生器(A)和轨道(C)；
所述束下辐照箱(B)为装载聚碳硅烷纤维及其活性助剂使聚碳硅烷纤维发生交联反应的容器；
所述电子束发生器(A)用于为束下辐照箱(B)内的聚碳硅烷纤维交联提供辐照源，束下辐照箱(B)从电子束发生器(A)辐照源下方接受辐照；
所述轨道(C)为水平封闭循环轨道，用于安装束下辐照箱(B)并使束下辐照箱(B)在轨道中循环运动。
2.如权利要求1所述的聚碳硅烷纤维的束下辐照装置，其特征在于：所述束下辐照箱(B)包括上盖板(1)、钛箔(2)、纤维支架台(3)和底板(4)；
所述底板(4)具有中心凹槽，中心凹槽用于装载纤维支架台(3)及活性助剂，钛箔(2)与中心凹槽口部尺寸匹配，用于设置在中心凹槽上方；上盖板(1)与底板(4)外周尺寸匹配，用于设置在底板(4)上方并与底板(4)形成密封；
所述纤维支架台(3)设置在底板(4)的中心凹槽内，用于装载聚碳硅烷纤维。
3.如权利要求2所述的聚碳硅烷纤维的束下辐照装置，其特征在于：所述上盖板(1)、纤维支架台(3)和底板(4)均为不锈钢材质；所述上盖板(1)、钛箔(2)和底板(2)通过螺栓(5)连接。
4.如权利要求2所述的聚碳硅烷纤维的束下辐照装置，其特征在于：所述钛箔(3)的厚度为0.05～0.50mm。
5.如权利要求1所述的聚碳硅烷纤维的束下辐照装置，其特征在于：所述束下辐照箱(B)的个数不少于1个。
6.一种聚碳硅烷纤维的辐照交联方法，其特征在于，它利用如权利要求1-5中任一权利要求所述的聚碳硅烷纤维的束下辐照装置，包括以下步骤：
将活性助剂均匀置于所述束下辐照箱(B)的内部底层，随后将聚碳硅烷纤维置于束下辐照箱(B)内，密封束下辐照箱(B)，将束下辐照箱(B)置于轨道(C)上，使轨道(C)按照一定的平移速度循环经过已经开启的电子束发生器(A)以对束下辐照箱(B)进行辐照，得到聚碳硅烷交联纤维。
7.如权利要求6所述的聚碳硅烷纤维的辐照交联方法，其特征在于，
所述活性助剂均匀置于所述束下辐照箱(B)的中心凹槽底部；
所述聚碳硅烷纤维平铺于纤维支架台(3)上，然后将平铺有聚碳硅烷纤维的纤维支架台(3)置于束下辐照箱(B)的中心凹槽内，再将上盖板(1)、钛箔(2)和底板(3)对正，通过螺栓固定并密封。
8.如权利要求7所述的聚碳硅烷纤维的辐照交联方法，其特征在于，所述聚碳硅烷纤维的软化点不低于150℃；所述活性助剂为二甲胺硼烷或三甲胺硼烷，且聚碳硅烷纤维与活性助剂的质量比为100：(1～20)。
9.如权利要求7所述的聚碳硅烷纤维的辐照交联方法，其特征在于，所述电子发生器的加速电压为2～5MeV，束流为1～5mA，剂量率为0.1～4kGy/s。
10.如权利要求7所述的聚碳硅烷纤维的辐照交联方法，其特征在于，所述轨道(C)的平移速度为1～20m/min，束下辐照箱(B)单次通过电子束加速器的时间为2～20s；聚碳硅烷纤维实现交联的辐照总剂量为1～8MGy。
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