乙烯基三乙氧基硅烷溶胶-凝胶涂层改善碳纤维的热稳定性及表面性能(英文)

以乙烯基三乙氧基硅烷作前驱体在碳纤维表面制备了溶胶-凝胶涂层。通过扫描电镜、能量分散谱仪以及热重分析对涂层进行表征。通过单纤维拉伸强度测试研究碳纤维的力学性能,采用动态接触角测定碳纤维的表面能。结果表明,溶胶-凝胶涂层改善了碳纤维的抗氧化性能和力学性能。与未涂层纤维相比,涂层碳纤维的起始氧化温度提高了100℃,单纤维拉伸强度提高了5.9%~12.1%,但是涂层脱落及表面裂纹导致碳纤维的拉伸强度随着氧化温度的升高而降低。另外,溶胶-凝胶涂层降低了碳纤维的表面能,使其具有较好的疏水性能。     

Al2O3涂层碳纤维/环氧基复合材料的性能研究

采用溶胶-凝胶法在碳纤维的表面涂覆了一层Al2O3涂层,透射电镜分析表明涂层中粒子的大小约为10nm,接触角分析表明涂层后碳纤维的表面张力有大幅提高.通过比较涂层前后碳纤维/环氧复合材料的力学性能发现,Al2O3涂层后复合材料的层间剪切强度,拉伸强度和弯曲强度分别提高了17.7%,4.8%和3.1%.扫描电镜分析表明,Al2O3涂层后的碳纤维与环氧树脂基体的结合更加紧密.且在碳纤维表面形成的Al2O3涂层在350℃～700℃能有效地减缓碳纤维环氧基复合材料的氧化失重速率.     

碳纤维表面涂层对碳纤维增强锂铝硅玻璃陶瓷复合材料热导率的影响

通过溶胶浸渍的方法在碳纤维表面涂覆锂硅溶胶,在高温热处理后,在碳纤维表面形成了二阶和四阶石墨插层化合物。采用涂层处理后碳纤维制备碳纤维增强锂铝硅(Cf/LAS)玻璃陶瓷复合材料。结果表明,碳纤维表面石墨插层化合物的形成,显著提高了Cf/LAS复合材料的热传导能力,提高热压烧结温度有利于热导率的提高。碳纤维表面无涂层处理的Cf/LAS复合材料的热导率在1.1~1.3W/(m·K)之间,碳纤维表面经过涂层处理后,Cf/LAS复合材料的热导率从1.3W/(m·K)提高到2.2W/(m·K),提高了70%。     

SiC/PyC复合涂层碳纤维微观结构及氧化行为研究

采用两步法在碳纤维表面制备了碳化硅/热解碳(SiC/PyC)复合涂层,PyC内涂层的制备采用等温化学气相渗透法,SiC外涂层的制备采用碳热还原法.借助X射线衍射、场发射扫描电镜、透射电镜分析了SiC/PyC复合涂层碳纤维的物相组成以及微观结构,利用热重分析研究了SiC/PyC复合涂层、PyC涂层以及无涂层碳纤维的氧化行为.结果表明,在碳纤维表面制备的SiC/PyC复合涂层连续致密、厚度均匀,PyC内涂层厚度约为200nm,SiC外涂层厚度约为160nm,SiC层中存在大量孪晶面高度有序的SiC孪晶.SiC/PyC复合涂层能够有效地改善碳纤维的抗氧化性能,较无涂层碳纤维起始氧化温度提高了近250℃.     

纳米多孔Ni-P涂层催化制备螺旋碳纤维研究

以纳米多孔Ni-P涂层为催化剂模板,制备形貌良好、宏量生长的螺旋碳纤维。采用扫描电子显微镜对螺旋碳纤维进行微观形貌观察,采用X射线能量色散谱仪对纳米多孔Ni-P涂层表面进行元素分析,采用X射线衍射仪表征其物相组成。研究了反应温度、升温速率、反应气氛对螺旋碳纤维形貌及纳米多孔Ni-P涂层物相组成的影响。实验结果表明,非晶态的纳米多孔Ni-P涂层在升温过程中会形成结晶Ni相和结晶Ni3P相。随着温度的提高,用纳米多孔Ni-P涂层催化生长的螺旋碳纤维直径出现由大变小的趋势,在600℃时制备的碳纤维其螺旋形貌最佳。螺旋碳纤维的纤维直径、螺旋直径与纳米多孔Ni-P涂层中Ni(200)晶面的择优取向强度相关,这是决定螺旋碳纤维形貌的关键,Ni(200)晶面的择优取向强度越高,生长的螺旋碳纤维的纤维直径和螺旋直径越小。     

转移法火焰喷涂静电屏蔽涂层

叙述了转移法火焰喷涂碳纤维增强复合材料零件表面静电屏蔽涂层工艺及模具上分离膜的制备方法,试验通过在碳纤维预浸料固化时分离膜上的静电屏蔽涂层,涂层完整转移至复合材料零件表面,涂层结合牢固,涂层表面光滑平整,与复合材料零件成为一个整体,并且不改变零件外形的完整性,不影响构件的空气动力学特性.所制备的铝涂层具有良好的静电屏蔽和导电性能,电阻值可控制在0.5～1.3 mΩ,涂层与复合材料基体间结合强度＞20 MPa,完全能满足现代飞机结构对碳纤维增强复合材料的表面涂层性能要求.     

聚吡咯涂覆碳纤维的制备及其复合材料的力学性能研究

采用在一定程度下可控的电化学聚合法在碳纤维表面快速一步构建了聚吡咯(Ppy)共轭高分子膜，再利用真空辅助树脂传递模塑技术(VARTM)将碳纤维(CF)与环氧树脂(EP)制备成复合材料。使用扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪对碳纤维的表面形态和结构进行分析与表征，并通过对碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP)进行层间剪切强度试验和三点弯曲实验来研究其力学性能。结果表明：与未经处理的CF/EP相比，碳纤维表面具有聚吡咯涂层的CF/EP其层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量分别提升了37.6%、24.3%和37.5%。因此，通过简单高效的一步电聚合法在碳纤维表面修饰聚吡咯涂层，可有效地提高CF/EP的整体力学性能。     

碳纤维表面处理对铝电解用硼化钛阴极涂层性能的影响

硼化钛阴极涂层是铝电解用可润湿性阴极材料中的一种，具有优良的抗钠渗透性和对铝液润湿性，可以有效地延长铝电解槽寿命。碳纤维是硼化钛涂层材料的增强剂之一．对硼化钛阴极涂层的性能影响很大。本文研究了不同工艺的液相碳纤维表面氧化处理法对硼化钛阴极涂层抗拉强度和粘接强度的影响。采用PTIR检测碳纤维处理后表面含氧基团的变化，寻找影响硼化钛阴极涂层性能的原因，从而达到最有效地提高TiB2阴极涂层抗拉强度和粘接强度的目的。结果表明，采用工艺(1)(10％HNO3，80℃、恒温5min．超声波、5min)对碳纤维进行表面处理最合理，处理后碳纤维表面含氧基团的含量最高．用其制备硼化钛阴极涂层的抗拉强度、粘接强度最大。     

用 Sol—Gel 法制备碳纤维的 SiO_2涂层

本文提出了一种在碳纤维表面获得 SiO_2涂层的溶胶-凝胶法。用硅酸乙脂的乙醇溶液,经水解、缩聚、干燥和焙烧而在碳纤维表面形成抗氧化和抗扩散的均匀 SiO_2涂层。对涂层的形貌、构成及用涂层碳纤维增强的 Mg 合金作了讨论。     

界面改性对T－300／聚酰亚胺复合材料热氧稳定性的影响

采用电化学法连续处理碳纤维，通过阳极氧化剥除Ｔ－３００碳纤维表面耐热性差的环氧涂层，重新涂覆了几种耐热涂层。研究了在３１６℃条件下，５００小时热氧化对Ｔ－３００／聚酰亚胺复合材料层间剪切强度的影响，并且用ＳＥＭ观察了碳纤维表面处理前后的涂层剥落现象及表面形貌。     

低密度碳粘接碳纤维复合材料(CBCF)抗氧化改性研究

以全氢聚硅氮烷(PHPS)为原料, 采用浸渍-热转化方法, 在低密度碳粘接碳纤维复合材料(CBCF)中短切碳纤维表面成功包覆硅氧氮(SiON)涂层。采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱(EDS)等分析测试手段对碳纤维表面的SiON涂层进行了形貌和物相分析, 结果表明: 涂层主要由Si、O、N元素组成, 在PHPS浓度为3wt%和5wt%条件下制备的涂层均匀、致密, 随着PHPS浓度的提高, 涂层厚度增加, 但易发生结块。当PHPS浓度为10wt%和20wt%时, 制备的SiON涂层出现结块并且存在裂纹。采用热重分析和等温氧化实验对纯CBCF和SiON涂层改性的CBCF复合材料抗氧化性能进行考核, 结果显示碳纤维表面包覆SiON涂层能够显著提高CBCF复合材料的抗氧化性, 随着PHPS浓度增大, 低密度CBCF复合材料抗氧化性能显著提高。     

氧化石墨烯改性碳纤维增强磷酸盐涂层的摩擦学性能研究

着眼于改善磷酸盐粘结涂层的摩擦学性能,探究了改性碳纤维应用于涂层的可行性。通过电泳沉积法将氧化石墨烯(GO)接枝到碳纤维(CF)表面,并采用刮涂-热固法制备了磷酸盐陶瓷涂层;采用扫描电子显微镜和拉曼光谱仪分别表征了CF-GO样品的表面形貌和分子结构,通过摩擦磨损试验机考察了CF-GO含量对涂层摩擦学性能的影响。结果表明：含CF-GO的涂层摩擦学性能显著优于含未处理CF的涂层;随着CF-GO含量的增加,磷酸盐粘结涂层的摩擦系数和磨损率均呈现出先降低后增加的变化;与未添加CF的涂层相比,含10%(质量分数)CF-GO的涂层表现出优异的摩擦学性能,对应的平均摩擦系数和磨损率分别降低了50%和38%。这表明适量的CF-GO能够改善其涂层的摩擦学性能,可为新型磷酸盐涂层研发和工程应用提供较好的参考。     

碳纤维表面碳化硼涂层制备研究进展

在碳纤维表面制备碳化硼涂层能改善碳纤维的抗氧化性能,避免在复合材料制备过程中碳纤维与基体发生界面反应.以碳纤维表面碳化硼涂层的制备为主线,分析了化学气相沉积法、直流电阻加热法和射频加热法等制备工艺,回顾了碳化硼涂层制备过程中的原料选择、热力学和动力学研究.     

硅蒸镀法制备硬质碳毡表面SiC涂层组成及微观结构分析

采用浆料法在硬质碳纤维毡表面制备石墨涂层,利用硅蒸镀使硅蒸汽在石墨涂层、碳纤维、基体碳表面反应生成SiC涂层。利用XRD、SEM及显微硬度计等研究了蒸镀时间对涂层微观结构、晶粒尺寸及显微硬度的影响,并分析了涂层形成过程。研究结果表明,蒸镀时间增加,表面涂层的微裂纹及孔洞减少,逐渐形成连续、致密的SiC涂层;蒸镀时间为3 h,涂层表面仅存在β-SiC;表面粗糙度低的石墨涂层作为硅蒸镀反应基体,生成的SiC晶粒较小;而表面粗糙度高的石墨涂层作为反应基体,表面涂层的显微硬度较大。     

纤维表面处理对CF/PAA复合材料界面性能的影响

采用多结构形态倍半硅氧烷（VMS—SSO）涂层结合等离子活化纤维表面的方法对碳纤维（CF）改性,研究了纤维表面处理对碳纤维／聚芳基乙炔复合材料界面性能的影响．结果表明,等离子活化前后纤维表面涂层处理使材料的ILSS分别提高25％和45％,在碳纤维与树脂之间引入了过渡层．等离子活化纤维在碳纤维与涂层间通过VMS-SSO引入了化学键连接．含活性官能团的多形态倍半硅氧烷涂层在等离子活化纤维前后处理碳纤维,都能提高复合材料的界面性能．但是效果不同．其原因是,碳纤维与树脂间相互作用的不同,前者主要是过渡层效应,后者在碳纤维与树脂间引入了化学键．     

熔盐法在碳纤维表面制备抗氧化SiC涂层

采用熔盐法,以NaCl-KCl作熔盐介质,利用Si粉与碳纤维反应在纤维表面制备出均匀的SiC涂层。研究了反应温度、热处理时间和Si/C比对SiC涂层结构和形貌的影响。研究结果表明:随着热处理温度、热处理时间以及Si/C比的增加,纤维表面涂层厚度与SiC晶粒尺寸增加,但是涂层厚度增加随着Si/C比的增加变化较小。与未涂层碳纤维相比,SiC涂层明显改善了碳纤维的抗氧化性能。1350℃热处理3h制备的SiC涂层致密均匀,其起始氧化温度由540℃增加至650℃。     

界面改性对T—300／聚酰亚胺复合材料热氧稳定性的影响

采用电化学法连续处理碳纤维，通过阳极氧化剥除Ｔ－３００碳纤维表面耐热性差的环氧涂层，重新涂覆了几种耐热涂层，研究了在３１６℃条件下，５００小时热氧化对Ｔ－３００／聚酰亚的复合材料层间剪切强度的影响，并且用ＳＥＭ观察了碳纤维表面处理后的涂层剥落现象及表面形貌。     

熔盐反应法在碳纤维表面制备TaC涂层

在由NaCl、KCl和KF组成的混合盐体系中,利用熔盐反应法在碳纤维表面成功地制备了TaC涂层.研究了反应温度对TaC涂层相组成、表面形貌以及涂层厚度的影响.结果表明,在950~1200℃范围内能在碳纤维表面制备TaC涂层,并且随着反应温度的升高,TaC涂层的厚度增加,涂层的颗粒尺寸增大,均匀程度下降.TaC涂层对碳纤维抗氧化能力的改善在很大程度上取决于涂层质量以及涂层与碳纤维基体的结合状态.在1000℃保温5h制备的TaC涂层连续、均匀而致密,且与基体的结合较好,涂层后碳纤维的起始氧化失重温度从原来的450℃升高到650℃左右.     

聚合物涂层对高模量碳纤维表面性能的影响

为改善碳纤维表面性能以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能,对PAN基高模量碳纤维（HMCF）表面进行聚合物涂层处理。研究了不同潜伏性固化剂含量的聚合物涂层对HMCF表面以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能的影响。IR分析表明,聚合物涂层与纤维或树脂基体发生了化学反应。扫描电镜和动态机械热分析的结果也说明,聚合物涂层能够提高...     

碳纤维涂覆SiO2新工艺及涂层特性

本文采用一种简单的新工艺。成功地在国产碳纤维表面涂覆一层均匀的SiO₂涂层。并研究了碳纤维涂覆的耐热性及与镁液的复合效果。结果表明,碳纤维涂覆后可以在700℃以上不氧化,与镁液复合效果良好。