耐高溫涂層碳纖維的制備及其性能研究.pdf

1、碳纖維因其具有低密度、高比模量、高比強(qiáng)度、優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事、航空航天、建筑、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)領(lǐng)域。碳纖維在隱身領(lǐng)域和高溫領(lǐng)域都有較高的潛在應(yīng)用價(jià)值。但是因?yàn)樘祭w維本身是雷達(dá)波的強(qiáng)反射體，在有氧環(huán)境下400℃左右就開(kāi)始氧化，這些都極大的限制了碳纖維的應(yīng)用。本文致力于碳纖維表面h-BN涂層制備，對(duì)碳纖維本身性能進(jìn)行改善，以期待改變碳纖維的絕緣性和抗氧化性，使之滿足隱身領(lǐng)域和高溫領(lǐng)域的應(yīng)用要求。
　　首先

2、，實(shí)驗(yàn)采用含氮先驅(qū)體浸漬法制備h-BN涂層碳纖維，以尿素和硼酸作為原料制備含氮先驅(qū)體溶液，熱處理過(guò)程通入氨氣作為反應(yīng)氣體，最后得到h-BN涂層碳纖維。通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)研究了熱處理溫度對(duì)涂層生成的影響，先驅(qū)體物質(zhì)比例對(duì)涂層生成的影響，熱處理時(shí)間對(duì)涂層生成的影響，反應(yīng)物質(zhì)對(duì)涂層生成的影響。采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)等檢測(cè)手段對(duì)涂層的成分、結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明

3、熱處理溫度升到550℃時(shí)開(kāi)始有h-BN生成，熱處理溫度越高h(yuǎn)-BN生成效果越好，熱處理溫度越高涂層中O含量越少，但是為保證碳纖維原力學(xué)性能不受損壞，熱處理溫度不宜過(guò)高;先驅(qū)體中尿素和硼酸質(zhì)量比為1∶1時(shí)，涂層生成的效果最好;涂層中B、N、O元素含量隨著熱處理時(shí)間變長(zhǎng)而減小，熱處理時(shí)間越長(zhǎng)涂層純度越高;尿素和氨氣共同參與反應(yīng)時(shí)，涂層生成的效果最好。
　　其次，實(shí)驗(yàn)采用高分子先驅(qū)體浸漬法制備h-BN涂層碳纖維，以聚乙烯醇和硼酸作為原料