CN104532551A - 一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法 - Google Patents
一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104532551A CN104532551A CN201410765741.9A CN201410765741A CN104532551A CN 104532551 A CN104532551 A CN 104532551A CN 201410765741 A CN201410765741 A CN 201410765741A CN 104532551 A CN104532551 A CN 104532551A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- condition
- under
- temperature
- ceramic coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 132
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 132
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 125
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title abstract description 5
- ZQOBAJVOKBJPEE-UHFFFAOYSA-N [B].[C].[N].[Si] Chemical compound [B].[C].[N].[Si] ZQOBAJVOKBJPEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000012700 ceramic precursor Substances 0.000 claims abstract description 21
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 34
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 18
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims description 14
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims description 5
- 230000006837 decompression Effects 0.000 claims description 5
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 4
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N n'-(3-trimethoxysilylpropyl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNCCN PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 13
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 5
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 abstract 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 abstract 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 5
- HPNSNYBUADCFDR-UHFFFAOYSA-N chromafenozide Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C(=O)N(NC(=O)C=2C(=C3CCCOC3=CC=2)C)C(C)(C)C)=C1 HPNSNYBUADCFDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 2
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 description 2
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical compound [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710198474 Spike protein Proteins 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003026 anti-oxygenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，涉及一种碳纤维表面原位制备陶瓷涂层的方法。本发明是要解决目前碳纤维表面惰性强、表面能低、与基体的界面结合性差、从而影响复合材料的性能的技术问题。本发明方法：一、碳纤维的氧化处理；二、碳纤维的表面处理；三、碳纤维表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体；四、高温裂解。本发明优点：本发明提高了碳纤维的界面性能，有效的保护碳纤维不受损伤，并且增加了碳纤维的包覆率以及与基体的结合性，有效的改善了界面性能，改善了陶瓷基复合材料的热学性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种碳纤维表面原位制备陶瓷涂层的方法。
背景技术
连续纤维增强陶瓷基复合材料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic MatrixComposites，CFCC)是一种将耐高温的纤维与陶瓷基体相结合形成的高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性，特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式，主要有裂纹偏转、微裂纹增韧、纤维脱粘、纤维桥接、纤维拔出等几种，使其受到世界各国的极大关注。碳纤维是一种含碳量90％以上的低密度、高强度、高比模量的纤维状碳材料，具有很突出的优点如良好的耐磨性、耐热性、导电性、润滑性、耐酸碱性等性能，这些性能令碳纤维成为很理想的功能结构材料。而碳纤维增强的复合材料也相应的具备了高比模量、高强度、耐高温、耐腐蚀等性能。但是在制备碳纤维的复合材料时，碳纤维与基体材料的结合强度决定了复合材料的界面性能，也直接影响了碳纤维复合材料的整体力学性能。只有当碳纤维与基体材料紧密贴合，基体材料才能长时间够保护内部的纤维，并且有效地传递外界载荷，从而提高复合材料的力学性能。然而碳纤维表面惰性强、表面能低、与基体的界面结合性差、界面存在许多缺陷，从而影响复合材料的性能。
发明内容
本发明是要解决目前碳纤维表面惰性强、表面能低、与基体的界面结合性差、界面存在许多缺陷，从而影响复合材料的性能的技术问题，而提供一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法。
本发明的一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法具体是按以下步骤进行的：
一、碳纤维的氧化处理：将碳纤维在索氏提取器中以丙酮为溶剂，在温度为70℃的条件下回流48h，在温度为50℃～60℃的条件下干燥12h，得到干燥的碳纤维，将干燥的碳纤维完全浸没到浓硝酸中，然后在油浴锅中升温至80℃～100℃并在温度为80℃～100℃的条件下保温1h～5h，从浓硝酸中取出碳纤维用去离子水洗至中性，在温度为60℃的条件下干燥12h，得到氧化处理的碳纤维；
二、碳纤维的表面处理：在浓度为95％的乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，，混合搅拌10min～60min，得到硅烷偶联剂溶液，将步骤一得到的氧化处理的碳纤维倒入硅烷偶联剂溶液中，在温度为60℃的条件下反应12h～24h，过滤，用无水乙醇洗涤2次～3次，在真空和温度为60℃的条件下干燥12h，得到表面处理的碳纤维；步骤二所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为2％～5％；步骤二所述的步骤一得到的氧化处理的碳纤维硅与烷偶联剂的质量比为1:(2～5)；
三、碳纤维表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体：将步骤二得到的表面处理的碳纤维、三氯化硼和六甲基二氮硅烷均匀混合，在温度为50℃～90℃和氮气保护的条件下保温1h～3h，然后升温至150℃～200℃，在温度为150℃～200℃和氮气保护的条件下保温1h～3h，减压蒸馏去除杂质，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维；所述的三氯化硼与六甲基二氮硅烷的质量比为1:(3～5)，步骤二得到的表面处理的碳纤维与三氯化硼的质量比为1:(1～100)；
四、高温裂解：将步骤三得到的表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维放入真空烧结炉中，先在室温下通入氮气1h～3h，在氮气保护的条件下升温至1200℃～1800℃，在温度为1200℃～1800℃和氮气保护的条件下保温0.5h～2h，在氮气保护的条件下自然降至室温，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维。
本发明优点：
本发明通过对碳纤维进行氧化处理后，采用含氨基的硅烷偶联剂对其表面进行改性，利用氨基可以与三氯化硼等单体进行反应的特性，直接在碳纤维表面原位聚合生成硅硼碳氮陶瓷先驱体，将碳纤维与陶瓷先驱体通过化学键相结合，提高了碳纤维的界面性能，有效的保护碳纤维不受损伤，并且增加了碳纤维的包覆率以及与基体的结合性，有效的改善了界面性能，改善了陶瓷基复合材料的热学性能。
附图说明
图1为试验二中步骤二得到的表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的未经处理的碳纤维表面SEM图片；
图2为试验一中步骤四得到的面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维的SEM图片；
图3是热重曲线，其中曲线a为现有普通的未经任何处理表面也未包覆陶瓷涂层的碳纤维的热重曲线，b为试验一中步骤四得到的面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维的热重曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、碳纤维的氧化处理：将碳纤维在索氏提取器中以丙酮为溶剂，在温度为70℃的条件下回流48h，在温度为50℃～60℃的条件下干燥12h，得到干燥的碳纤维，将干燥的碳纤维完全浸没到浓硝酸中，然后在油浴锅中升温至80℃～100℃并在温度为80℃～100℃的条件下保温1h～5h，从浓硝酸中取出碳纤维用去离子水洗至中性，在温度为60℃的条件下干燥12h，得到氧化处理的碳纤维；
二、碳纤维的表面处理：在浓度为95％的乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，，混合搅拌10min～60min，得到硅烷偶联剂溶液，将步骤一得到的氧化处理的碳纤维倒入硅烷偶联剂溶液中，在温度为60℃的条件下反应12h～24h，过滤，用无水乙醇洗涤2次～3次，在真空和温度为60℃的条件下干燥12h，得到表面处理的碳纤维；步骤二所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为2％～5％；步骤二所述的步骤一得到的氧化处理的碳纤维硅与烷偶联剂的质量比为1:(2～5)；
三、碳纤维表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体：将步骤二得到的表面处理的碳纤维、三氯化硼和六甲基二氮硅烷均匀混合，在温度为50℃～90℃和氮气保护的条件下保温1h～3h，然后升温至150℃～200℃，在温度为150℃～200℃和氮气保护的条件下保温1h～3h，减压蒸馏去除杂质，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维；所述的三氯化硼与六甲基二氮硅烷的质量比为1:(3～5)，步骤二得到的表面处理的碳纤维与三氯化硼的质量比为1:(1～100)；
四、高温裂解：将步骤三得到的表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维放入真空烧结炉中，先在室温下通入氮气1h～3h，在氮气保护的条件下升温至1200℃～1800℃，在温度为1200℃～1800℃和氮气保护的条件下保温0.5h～2h，在氮气保护的条件下自然降至室温，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维。
本实施方式优点：
本实施方式通过对碳纤维进行氧化处理后，采用含氨基的硅烷偶联剂对其表面进行改性，利用氨基可以与三氯化硼等单体进行反应的特性，直接在碳纤维表面原位聚合生成硅硼碳氮陶瓷先驱体，将碳纤维与陶瓷先驱体通过化学键相结合，提高了碳纤维的界面性能，有效的保护碳纤维不受损伤，并且增加了碳纤维的包覆率以及与基体的结合性，有效的改善了界面性能，改善了陶瓷基复合材料的热学性能。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的浓硝酸的质量分数是65％～75％。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二之一不同的是:步骤二中所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-N'-[3-(三甲氧硅基)丙基]-1,2-乙二胺或N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。其它与具体实施方式一至二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为2％。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中所述的步骤二得到的表面处理的碳纤维与三氯化硼的质量比为1:(20～80)。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤四中在温度为1400℃～1600℃和氮气保护的条件下保温1h～1.5h，在氮气保护的条件下自然降至室温，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维。其它与具体实施方式一至五之一相同。
采用下述试验验证本发明效果：
试验一：本试验为一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，具体是按以下步骤进行的：
一、碳纤维的氧化处理：将碳纤维在索氏提取器中以丙酮为溶剂，在温度为70℃的条件下回流48h，在温度为60℃的条件下干燥12h，得到干燥的碳纤维，将干燥的碳纤维完全浸没到浓硝酸中，然后在油浴锅中升温至80℃并在温度为80℃的条件下保温3h，从浓硝酸中取出碳纤维用去离子水洗至中性，在温度为60℃的条件下干燥12h，得到氧化处理的碳纤维；
二、碳纤维的表面处理：在浓度为95％的乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，，混合搅拌20min，得到硅烷偶联剂溶液，将步骤一得到的氧化处理的碳纤维倒入硅烷偶联剂溶液中，在温度为60℃的条件下反应24h，过滤，用无水乙醇洗涤3次，在真空和温度为60℃的条件下干燥12h，得到表面处理的碳纤维；步骤二所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为3％；步骤二所述的步骤一得到的氧化处理的碳纤维硅与烷偶联剂的质量比为1:3；
三、碳纤维表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体：将步骤二得到的表面处理的碳纤维、三氯化硼和六甲基二氮硅烷均匀混合，在温度为60℃和氮气保护的条件下保温2h，然后升温至180℃，在温度为180℃和氮气保护的条件下保温2h，减压蒸馏去除杂质，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维；所述的三氯化硼与六甲基二氮硅烷的质量比为1:4，步骤二得到的表面处理的碳纤维与三氯化硼的质量比为1:2；
四、高温裂解：将步骤三得到的表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维放入真空烧结炉中，先在室温下通入氮气1h，在氮气保护的条件下升温至1600℃，在温度为1600℃和氮气保护的条件下保温1h，在氮气保护的条件下自然降至室温，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维。
步骤一中所述的浓硝酸的质量分数是69％；步骤二中所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。
试验二：本试验为对比试验，具体是按以下步骤进行的：
一、碳纤维表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体：将碳纤维、三氯化硼和六甲基二氮硅烷均匀混合，在温度为60℃和氮气保护的条件下保温2h，然后升温至180℃，在温度为180℃和氮气保护的条件下保温2h，减压蒸馏去除杂质，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维；所述的三氯化硼与六甲基二氮硅烷的质量比为1:4，所述的碳纤维与三氯化硼的质量比为1:2；
二、高温裂解：将步骤一得到的表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维放入真空烧结炉中，先在室温下通入氮气1h，在氮气保护的条件下升温至1600℃，在温度为1600℃和氮气保护的条件下保温1h，在氮气保护的条件下自然降至室温，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的未经处理的碳纤维。
图1为试验二中步骤二得到的表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的未经处理的碳纤维表面SEM图片，图2为试验一中步骤四得到的面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维的SEM图片，经过图1和图2对比，说明试验一得到的经过硅烷偶联剂处理的碳纤维表面包覆的SiBCN陶瓷涂层包覆效果更好，这是由于经过偶联剂处理后，碳纤维的表面润湿性增加，而且由于碳纤维表面的化学基团增多，与SiBCN陶瓷先驱体的结合性变好，能有效的提高SiBCN陶瓷涂层在碳纤维表面覆盖率。
图3是热重曲线，其中曲线a为现有普通的未经任何处理表面也未包覆陶瓷涂层的碳纤维的热重曲线，b为试验一中步骤四得到的面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维的热重曲线，从图3热重分析表明试验一中步骤四得到的面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维的表面包覆SiBCN陶瓷涂层后，分解的起始温度由现有普通的未经任何处理表面也未包覆陶瓷涂层的碳纤维的431.5℃上升至616.8℃，这说明试验一中表面包覆的陶瓷涂层能有效的提高碳纤维在高温下的热稳定性，改善其抗氧化性能。
Claims (6)
1.一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，其特征在于碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法具体是按以下步骤进行的：
一、碳纤维的氧化处理：将碳纤维在索氏提取器中以丙酮为溶剂，在温度为70℃的条件下回流48h，在温度为50℃～60℃的条件下干燥12h，得到干燥的碳纤维，将干燥的碳纤维完全浸没到浓硝酸中，然后在油浴锅中升温至80℃～100℃并在温度为80℃～100℃的条件下保温1h～5h，从浓硝酸中取出碳纤维用去离子水洗至中性，在温度为60℃的条件下干燥12h，得到氧化处理的碳纤维；
二、碳纤维的表面处理：在浓度为95％的乙醇水溶液中加入硅烷偶联剂，，混合搅拌10min～60min，得到硅烷偶联剂溶液，将步骤一得到的氧化处理的碳纤维倒入硅烷偶联剂溶液中，在温度为60℃的条件下反应12h～24h，过滤，用无水乙醇洗涤2次～3次，在真空和温度为60℃的条件下干燥12h，得到表面处理的碳纤维；步骤二所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为2％～5％；步骤二所述的步骤一得到的氧化处理的碳纤维硅与烷偶联剂的质量比为1:(2～5)；
三、碳纤维表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体：将步骤二得到的表面处理的碳纤维、三氯化硼和六甲基二氮硅烷均匀混合，在温度为50℃～90℃和氮气保护的条件下保温1h～3h，然后升温至150℃～200℃，在温度为150℃～200℃和氮气保护的条件下保温1h～3h，减压蒸馏去除杂质，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维；所述的三氯化硼与六甲基二氮硅烷的质量比为1:(3～5)，步骤二得到的表面处理的碳纤维与三氯化硼的质量比为1:(1～100)；
四、高温裂解：将步骤三得到的表面包覆硅硼碳氮陶瓷先驱体的碳纤维放入真空烧结炉中，先在室温下通入氮气1h～3h，在氮气保护的条件下升温至1200℃～1800℃，在温度为1200℃～1800℃和氮气保护的条件下保温0.5h～2h，在氮气保护的条件下自然降至室温，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，其特征在于步骤一中所述的浓硝酸的质量分数是65％～75％。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，其特征在于步骤二中所述的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(2-氨基乙基)-N'-[3-(三甲氧硅基)丙基]-1,2-乙二胺或N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，其特征在于步骤二所述的硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂的质量分数为2％。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，其特征在于步骤三中所述的步骤二得到的表面处理的碳纤维与三氯化硼的质量比为1:(20～80)。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法，其特征在于步骤四中在温度为1400℃～1600℃和氮气保护的条件下保温1h～1.5h，在氮气保护的条件下自然降至室温，得到表面包覆硅硼碳氮陶瓷涂层的碳纤维。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410765741.9A CN104532551B (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410765741.9A CN104532551B (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104532551A true CN104532551A (zh) | 2015-04-22 |
| CN104532551B CN104532551B (zh) | 2016-07-06 |
Family
ID=52848162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410765741.9A Active CN104532551B (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104532551B (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104611916A (zh) * | 2015-01-14 | 2015-05-13 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 外表沉积SiBCN涂层的碳纤维及其制备方法 |
| CN104629255A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-20 | 安徽弘博电缆集团有限公司 | 一种bn增强碳纤维改性三聚氰胺甲醛树脂材料的制备方法 |
| CN105272326A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-01-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纳米管改性碳纤维增强SiBCN陶瓷复合材料的制备方法及应用 |
| CN107189356A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-22 | 合肥新意境材料有限责任公司 | 一种改性沥青增韧的碳纤维‑环氧树脂复合材料及其制备方法 |
| CN107675110A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-09 | 东华大学 | 一种碳纤维增强金属铝复合材料及其制备方法 |
| WO2018205156A1 (zh) * | 2017-05-09 | 2018-11-15 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种基于碳硼烷陶瓷涂层的耐热纺织品及其制备方法 |
| CN110016202A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-16 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种带有陶瓷涂层的防热材料及其制备方法和应用 |
| CN110409171A (zh) * | 2019-08-11 | 2019-11-05 | 西南石油大学 | 一种在碳纤维表面制备抗氧化涂层的方法 |
| CN110820323A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纤维表面Si-C-O陶瓷抗氧化涂层的制备方法 |
| CN113026369A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-06-25 | 西北工业大学 | 一种可瓷化涂层包覆纤维及其制备方法和应用 |
| CN115559108A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-03 | 杭州金州高分子科技有限公司 | 一种高耐磨性、高强度纤维复合材料及其制备方法 |
| CN115849955A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-03-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种含BNC原位涂层的连续SiBCN陶瓷纤维及其制备方法、应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000160474A (ja) * | 1998-11-24 | 2000-06-13 | Dow Corning Corp | 被覆セラミック繊維 |
| CN102643101A (zh) * | 2012-04-18 | 2012-08-22 | 东华大学 | 一种c/sibnc复合材料的制备方法 |
| CN102701771A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-10-03 | 东华大学 | 一种SiBNC纤维/SiBNC复合材料的制备方法 |
| CN103243548A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 东华大学 | 一种耐高温SiBN（C）碳纤维涂层的制备方法 |
| CN103924443A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-16 | 南京航空航天大学 | 碳纤维表面抗氧化涂层制备方法 |
-
2014
- 2014-12-12 CN CN201410765741.9A patent/CN104532551B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000160474A (ja) * | 1998-11-24 | 2000-06-13 | Dow Corning Corp | 被覆セラミック繊維 |
| CN102643101A (zh) * | 2012-04-18 | 2012-08-22 | 东华大学 | 一种c/sibnc复合材料的制备方法 |
| CN102701771A (zh) * | 2012-05-28 | 2012-10-03 | 东华大学 | 一种SiBNC纤维/SiBNC复合材料的制备方法 |
| CN103243548A (zh) * | 2013-05-22 | 2013-08-14 | 东华大学 | 一种耐高温SiBN（C）碳纤维涂层的制备方法 |
| CN103924443A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-16 | 南京航空航天大学 | 碳纤维表面抗氧化涂层制备方法 |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104611916A (zh) * | 2015-01-14 | 2015-05-13 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 外表沉积SiBCN涂层的碳纤维及其制备方法 |
| CN104629255A (zh) * | 2015-01-21 | 2015-05-20 | 安徽弘博电缆集团有限公司 | 一种bn增强碳纤维改性三聚氰胺甲醛树脂材料的制备方法 |
| CN104629255B (zh) * | 2015-01-21 | 2017-08-01 | 安徽弘博电缆集团有限公司 | 一种bn增强碳纤维改性三聚氰胺甲醛树脂材料的制备方法 |
| CN105272326A (zh) * | 2015-11-23 | 2016-01-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纳米管改性碳纤维增强SiBCN陶瓷复合材料的制备方法及应用 |
| WO2018205156A1 (zh) * | 2017-05-09 | 2018-11-15 | 南通纺织丝绸产业技术研究院 | 一种基于碳硼烷陶瓷涂层的耐热纺织品及其制备方法 |
| CN107189356A (zh) * | 2017-07-07 | 2017-09-22 | 合肥新意境材料有限责任公司 | 一种改性沥青增韧的碳纤维‑环氧树脂复合材料及其制备方法 |
| CN107675110A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-09 | 东华大学 | 一种碳纤维增强金属铝复合材料及其制备方法 |
| CN110016202A (zh) * | 2019-04-04 | 2019-07-16 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种带有陶瓷涂层的防热材料及其制备方法和应用 |
| CN110409171A (zh) * | 2019-08-11 | 2019-11-05 | 西南石油大学 | 一种在碳纤维表面制备抗氧化涂层的方法 |
| CN110820323A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纤维表面Si-C-O陶瓷抗氧化涂层的制备方法 |
| CN110820323B (zh) * | 2019-10-31 | 2022-08-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种碳纤维表面Si-C-O陶瓷抗氧化涂层的制备方法 |
| CN113026369A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-06-25 | 西北工业大学 | 一种可瓷化涂层包覆纤维及其制备方法和应用 |
| CN113026369B (zh) * | 2021-03-09 | 2022-03-11 | 西北工业大学 | 一种可瓷化涂层包覆纤维及其制备方法和应用 |
| CN115559108A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-01-03 | 杭州金州高分子科技有限公司 | 一种高耐磨性、高强度纤维复合材料及其制备方法 |
| CN115559108B (zh) * | 2022-10-19 | 2024-03-01 | 杭州金州高分子科技有限公司 | 一种高耐磨性、高强度纤维复合材料及其制备方法 |
| CN115849955A (zh) * | 2023-01-09 | 2023-03-28 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种含BNC原位涂层的连续SiBCN陶瓷纤维及其制备方法、应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104532551B (zh) | 2016-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104532551B (zh) | 一种碳纤维表面原位制备硅硼碳氮陶瓷涂层的方法 | |
| CN110078515A (zh) | 一种氧化石墨烯改性碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法 | |
| CN104499270B (zh) | 一种纳米二氧化硅表面改性碳纤维的方法 | |
| CN102604468B (zh) | 一种SiO2气凝胶隔热保温乳胶涂料及其制备方法 | |
| CN103572591A (zh) | 一种对碳纤维进行表面改性的方法 | |
| CN104151581B (zh) | 碳纤维/氧化石墨烯/有机硅树脂多维混杂复合材料的制备方法 | |
| CN110938281B (zh) | 一种改性碳纤维增强酚醛树脂基复合材料及其制备 | |
| CN108035143B (zh) | 一种同时提高碳纤维环氧复合材料界面强度和韧性的方法 | |
| CN103409985A (zh) | 一种碳纳米管负载碳纤维的制备方法 | |
| CN104129081A (zh) | 一种连续玄武岩纤维复合材料的制备工艺 | |
| CN107057283A (zh) | 一种碳纤维增强树脂基复合材料及其制备方法 | |
| CN105272326A (zh) | 一种碳纳米管改性碳纤维增强SiBCN陶瓷复合材料的制备方法及应用 | |
| CN108929049A (zh) | 一种通过表面修饰提升玄武岩纤维耐高温性能的方法 | |
| CN108298833A (zh) | 一种改性玻璃纤维制备方法 | |
| CN106085151A (zh) | 一种高韧性陶瓷涂料及其制备方法 | |
| CN108774808A (zh) | 一种具有交联形貌的表面包覆二氧化锆的聚酰亚胺纳米纤维膜及其制备方法 | |
| CN111170752A (zh) | 一种碳化硅陶瓷基复合材料的制备方法及碳化硅陶瓷基复合材料 | |
| CN102321976A (zh) | 一种碳纤维表面改性剂的制备及使用方法 | |
| CN110241616A (zh) | 一种增强氧化铝柔性纤维性能的方法 | |
| CN106189214A (zh) | 一种高强度mc尼龙改性纤维复合基材的制备方法 | |
| CN106433031A (zh) | 改性玻璃纤维及其制备方法 | |
| CN104059336B (zh) | 一种玄武岩纤维复合筋及其制备方法 | |
| CN109111695A (zh) | 石墨烯和芳纶纤维混合增强环氧树脂板材的制作方法 | |
| CN106189098A (zh) | 聚合物改性玻璃纤维及其制备方法 | |
| CN110079993A (zh) | 一种二氧化锆/氧化石墨烯表面改性碳纤维的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240206 Address after: 230088 Hefei City, Anhui Province, China (Anhui) Pilot Free Trade Zone, Hefei Area, Shushan Economic and Technological Development Zone, Huguang Road, Independent Innovation Industrial Base Phase III (South Zone), Building A, 207-14 Patentee after: Hefei Hangtao Technology Consulting Partnership Enterprise (Limited Partnership) Country or region after: China Patentee after: Harbin Institute of Technology Asset Management Co.,Ltd. Address before: 150001 No. 92 West straight street, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Patentee before: HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY Country or region before: China |