本发明属于碳化硅先驱体检测技术领域，具体涉及一种聚碳硅烷中硅含量的简便测定方法。
背景技术
聚碳硅烷(pcs)及含有异质元素(铝、铁、锆、硼等)的聚碳硅烷(pmcs)是碳化硅纤维及陶瓷的重要先驱体。pcs通常由聚二甲基硅烷在400-500℃、惰性气体保护下经裂解重排反应得到。pmcs通常由pcs与含有异质元素的化合物反应得到。pcs和pmcs中碳、硅元素组成对最终碳化硅纤维或陶瓷的性能有显著影响。因此，精确测定pcs和pmcs中碳、硅元素含量尤为重要。
目前，聚碳硅烷中碳元素含量的测定通常采用有机元素分析仪，而硅含量的测定没有统一的方法和标准，常用的有钼蓝光度法和氟硅酸钾沉淀法，此两种方法需要的试剂和溶剂较多，步骤较繁杂，容易造成测量误差偏大。此外，由于聚碳硅烷属于有机物，在对其进行高温前处理时(如碱熔，400℃以上)易挥发，造成部分样品损失，测量结果不准。
因此，探索一种简易的、精确的测定聚碳硅烷中的硅含量的方法尤为重要。
电感耦合等离子体发射光谱法(icp)测定元素含量具有操作简单、专属性强、干扰少等优点，但其主要用于样品中微量元素的分析，而聚碳硅烷样品中硅含量较多(通常质量分数40％以上)的样品，该方法是否可行还需要进一步探索。
技术实现要素：
针对上述聚碳硅烷中硅含量测定中存在的问题，本发明提供一种聚碳硅烷中硅含量的测定方法，具有简单易行、测定精高的优点。
本发明提供的技术方案为：一种聚碳硅烷中硅含量的简便测定方法，
(1)将聚碳硅烷样品进行热处理，使之形成凝胶体；
(2)将聚碳硅烷凝胶体与熔融的碱类化合物反应，得到含硅酸盐的混合物；将混合物用去离子水溶解，得到澄清溶液，用酸性物质调至溶液呈中性，然后用去离子水稀释至溶液质量为聚碳硅烷质量的105-106倍，得到待测试液；
(3)将待测试液引入电感耦合等离子体发射光谱仪(icp-oes)中，测定硅元素的谱线强度，然后与硅元素标准工作曲线进行比对，得到待测试液中硅元素的含量，再换算为聚碳硅烷中硅元素的含量；
所述硅元素标准工作曲线的测定方法为：称取一定量的硅元素的标准溶液放入不同体积的容量瓶中，加入去离子水定容，得到一系列具有不同硅浓度的溶液，其中硅的浓度为1ppm-100ppm；将该不同硅浓度的溶液引入电感耦合等离子体发射光谱仪中进行测定，得到硅元素的谱线强度-质量分数标准工作曲线。
所述聚碳硅烷是分子结构中含有ch3sihch2结构单元的化合物，室温下呈固态。所述聚碳硅烷也可包括含有异质元素的聚碳硅烷，异质元素包括但不限于铝、铁、钛、锆、钴、镍、硼、镧、钇、铌中的一种或几种。
作为优选，聚碳硅烷与碱类化合物的质量比为0.01-0.2，进一步优选为0.02-01.。
所述的步骤(1)中，热处理温度低于聚碳硅烷样品的软化温度。
所述的步骤(1)中，热处理气氛可以是空气、氧气、臭氧中的一种或混合。
作为优选，所述的步骤(1)中，热处理温度为100-250℃；热处理时间为05.h-20h。
所述的步骤(2)中，作为优选，反应温度为350-550℃。
所述的步骤(2)中，作为优选，反应时间为10min-60min。
所述的步骤(2)中，碱类化合物不限，包括氢氧化钠、过氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、过氧化钾等中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的测定方法具有如下有益效果：
(1)采用icp法测定聚碳硅烷中的硅含量，操作步骤少、测量精度高；
(2)对聚碳硅烷样品进行热处理，使其形成凝胶体，能有效避免后续与熔融碱反应时样品挥发的问题，从而大大减少了测定误差；
(3)优化了聚碳硅烷凝胶体与熔融的碱类化合物反应的反应条件，发现当聚碳硅烷与碱类化合物的质量比为0.01-0.2、反应温度为350-550℃，反应时间为10min-60min时，熔碱反应充分，即，使聚碳硅烷中的硅元素充分转化为硅酸盐，同时保证反应产物在后续溶解过程中无不溶物产生，提高了测定精度。
(4)对反应产物进行溶解、中和以及稀释，能确保后续icp法测定的有效性和精确性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
聚碳硅烷pcs1中硅含量测定方法如下：
(1)经熔点仪测定，pcs1的软化点为195℃；取0.2gpcs1样品，放入坩埚中。然后将该样品连同坩埚一起放入160℃烘箱，放置5h后取出。
(2)在步骤(1)处理后的样品中加入koh2g，然后放入管式炉中升温至400℃，保温1h，待降至室温后取出。
向坩埚中加入去离子水溶解至溶液状态，然后加入盐酸至中性。将溶液转移至200ml容量瓶中，加入去离子水定容。然后从容量瓶中取出100μl，用去离子水稀释至100ml，得到待测试液。
(3)将上述待测试液引入电感耦合等离子体发射光谱仪中，测定硅元素的谱线强度，然后比对硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线。
该硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线的测定方法如下：
选取体积为100ml、50ml、25ml的容量瓶，分别向其中加入100μl的硅标准溶液(500ppm)，分别用去离子水稀释并定容，得到硅元素的质量分数为0.5ppm、1ppm、2ppm的溶液。将此系列溶液引入到电感耦合等离子体发射光谱仪进行测定，得到硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线。
比对结果为：该待测试液中硅元素的含量为0.48ppm。因此该pcs1中硅的质量分数为0.48×1000×200÷1000000÷0.2×100％＝48％。
对比实施例1：
本对比实施例中，聚碳硅烷与实施例1中的聚碳硅烷完全相同，该聚碳硅烷中硅含量测定方法如下：
(1)取0.2gpcs1样品，放入坩埚中。然后将样品连同坩埚一起放入160℃烘箱，放置5h后取出。
(2)在步骤(1)处理后的样品中加入koh2g，然后放入管式炉中升温至650℃，保温1h。待降至室温后取出。
向坩埚中加入去离子水溶解，发现有部分不溶物，加入盐酸至中性。将溶解后的溶液转移至200ml容量瓶中，加入去离子水，定容。然后从容量瓶中取出100μl，用去离子水稀释至100ml，得到待测试液。
(3)将上述待测试液引入电感耦合等离子体发射光谱仪中，测定硅元素的谱线强度，然后比对硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线。该硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线与实施例1中的硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线完全相同。
比对结果为：待测试液中硅元素的含量为0.38ppm。换算为pcs1中硅的质量分数为38％。
该对比实施例1中，由于熔碱反应条件不适合，导致pcs1中所得硅含量明显偏低。
对比实施例2：
本对比实施例中，聚碳硅烷与实施例1中的聚碳硅烷完全相同，该聚碳硅烷中硅含量测定方法如下：
(1)取0.2g对比例1中的pcs1样品，放入坩埚中，加入koh2g，然后放入管式炉中升温至400℃，保温1h，待降至室温后取出。
(2)向坩埚中加入去离子水溶解至溶液状态，然后加入盐酸至中性。将溶液转移至200ml容量瓶中，加入去离子水，定容。然后从容量瓶中取出100μl，用去离子水稀释至100ml，得到待测试液。
(3)将上述待测试液引入电感耦合等离子体发射光谱仪中，测定硅元素的谱线强度，然后比对硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线。该硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线与实施例1中的硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线完全相同。
比对结果为：待测试液中硅元素的含量为0.35ppm，换算为pcs1中硅的质量分数为35％。
该对比实施例中，由于没有对pcs1样品进行热处理，在熔碱反应时造成部分样品挥发，导致pcs1中所得硅含量明显偏低。
实施例2：
聚铝碳硅烷pacs1中硅含量测定方法如下：
(1)经熔点仪测定，pacs1的软化点为200℃。取0.2gpacs1样品，放入坩埚中。然后将样品连同坩埚一起放入170℃烘箱，放置4h后取出。
(2)在步骤(1)处理后的样品中加入氢氧化钠和过氧化钠的混合物2.5g，然后放入管式炉中升温至500℃，保温1h。待降至室温后取出，向坩埚中加入去离子水溶解至溶液状态，然后加入硝酸至中性。将溶液转移至200ml容量瓶中，加入去离子水，定容。然后从容量瓶中取出100μl，用去离子水稀释至100ml，得到待测试液。
(3)将上述待测试液引入电感耦合等离子体发射光谱仪中，测定硅元素的谱线强度，然后比对硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线。该硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线与实施例1中的硅元素的谱线强度-质量分数的标准曲线完全相同。
比对结果为：待测试液中硅元素的含量为0.45ppm，换算为pacs1中硅的质量分数为45％。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。