CN109385886A - 一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法 - Google Patents

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何林恺
孙友宏
骆奕霖
孟庆南
张弛
吴金昊
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    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
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    • D—TEXTILES; PAPER
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Abstract

本发明公开了一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，熔盐中的硅化物镀层将于800℃～1000℃下形成，熔盐由氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟硅酸钠和硅粉组成，其中Si与Si4+离子按一定比例反应形成Si2+离子，Si2+离子沉积在碳纤维基底上形成SiC镀层，该发明熔盐法镀碳化硅层工艺简单，成本低廉和设备要求低，制备的碳化硅镀层均匀，调节温度和保温时间可以控制镀层厚度，通过熔盐法将碳纤维的抗氧化性提高到700℃，可用于制备超高温陶瓷复合材料。

Description

一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法
技术领域
本发明涉及一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法。
背景技术
碳纤维(carbon fiber，简称Cf)，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。由于其抗氧化性较差(400℃)，人们已经研究了各种用于硅化物镀层的方法提高抗氧化性能，例如等离子喷涂、前驱体固化、浆料法、高温反应制备、化学气相沉积、溶胶凝胶法和微波烧结等。实验室使用较多的化学气相沉积法，基于硅烷为原料，镀层均匀致密，但反应时间长，需要高温蒸气压。等离子喷涂、高温反应制备和微波烧结同样受限于工艺复杂，原料要求高，镀层量小以及设备成本高。而浆料法、前驱体固化和溶胶凝胶法所得碳纤维镀层均匀性差，镀层结合力弱。因此需要研究一种成本低廉、设备要求低和工艺简单的碳纤维镀碳化硅层的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，包括连续纤维和短切纤维，该方法工艺简单、成本低廉和设备要求低，且镀层均匀、镀层厚度可控。
熔盐中的硅化物镀层将于800℃～1000℃下形成，熔盐由氯化钠、氯化钾、氟化钠、氟硅酸钠和硅粉组成，其中Si与Si4+离子按一定比例反应形成Si2+离子，Si2+离子沉积在碳纤维基底上形成SiC镀层。
一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，具体包括如下步骤：
1)碳纤维的预处理：碳纤维热处理除胶——浓碱溶液煮沸十分钟去油污杂质——酸洗浸泡粗化——中和酸后超声酒精清洗干燥；
2)称量30～40mol％氯化钠、30～40mol％氯化钾、20～30mol％氟化钠、1～9mol％氟硅酸钠，得到混合盐，加入占混合盐总量的20～30mol％硅粉置于研钵中研磨混合均匀；
3)称量占混合盐总量的30～50mol％的碳纤维，碳纤维为连续纤维或短切纤维，如果使用连续纤维，将连续纤维放在刚玉陶瓷舟底部，将步骤2的混合盐倒入刚玉陶瓷舟内，填充满纤维间隙；如果使用短切纤维，将短切纤维加入步骤2的混合盐中，研磨分散均匀后倒入刚玉陶瓷舟；
4)将步骤3中装填好药品的刚玉陶瓷舟置于管式炉中，将管式炉内抽真空至100Pa，通入惰性气体，流量控制为100ml/min；
5)以3～8℃/min预热升温至300℃，300℃保温1～2.5h去除结晶水，以约8～13℃/min升温至800℃，再以约4～7℃/min升温至900℃～1020℃，保温1～2.5h，随管式炉冷却至室温，取出刚玉陶瓷舟；
6)镀层碳纤维分离：将步骤5的刚玉陶瓷舟放入烧杯中，加入蒸馏水溶解混合盐，抽滤所得混合物为残余硅粉与镀层碳纤维混合，配置稀氢氟酸溶解残余硅粉，短切纤维用1000目筛网过滤干燥，连续纤维洗净干燥，从而分离得到熔盐法镀碳化硅层的碳纤维。
所述步骤1的碳纤维使用连续纤维和短切纤维两种，短切纤维长度为100～500μm。
所述步骤1的热处理除胶使用的设备为马弗炉，温度为200～300℃，保温时间5～9h。
所述步骤1的浓碱溶液为质量百分比37～65％氢氧化钠溶液。
所述步骤1的酸洗浸泡为质量百分比15～43％硝酸加质量百分比5～13％盐酸的混合酸溶液浸泡20～45min。
所述步骤2的硅粉为金属硅粉，粒径0.5～2μm。
所述步骤6的稀氢氟酸溶液浓度为质量百分比2～8％，滴1～5ml硝酸提高硅粉溶解速率。
本发明的有益效果：
1.本发明熔盐法镀碳化硅层工艺简单，成本低廉和设备要求低。
2.制备的碳化硅镀层均匀，调节温度和保温时间可以控制镀层厚度。
3.通过熔盐法将碳纤维的抗氧化性提高到700℃，可用于制备超高温陶瓷复合材料。
附图说明
图1为本发明的镀碳化硅的碳纤维的扫描电镜图。
图2为本发明制得的镀碳化硅的碳纤维的扫描电镜放大图。
具体实施方式
一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，具体包括如下步骤：
1)连续碳纤维或短切碳纤维的预处理：马弗炉升温至300℃保温8h，热处理除胶——50％浓氢氧化钠溶液煮沸十分钟去油污杂质——质量百分比20％硝酸和质量百分比10％盐酸溶液酸洗浸泡粗化三十分钟——中和酸后超声酒精清洗干燥；
2)称量4.90g氯化钠、6.24g氯化钾、2.11g氟化钠、2.10g氟硅酸钠、0.31g金属硅粉和0.69g碳纤维，置于研钵中研磨混合均匀，得到混合盐；
3)连续纤维放在刚玉陶瓷舟底部，混合盐倒入刚玉陶瓷舟，填充满纤维间隙；或者将200μm的短切纤维加入混合盐中，研磨分散均匀后倒入刚玉陶瓷舟；
4)将装填好药品的刚玉陶瓷舟置于管式炉中，抽真空至100Pa，通入氩气100ml/min；
5)以5℃/min预热升温至300℃，300℃保温2.5h去除结晶水，以10℃/min升温至800℃，再以5℃/min升温至950℃，保温2h，随管式炉冷却至室温；取出刚玉陶瓷舟，
6)将步骤5中的刚玉陶瓷舟放入烧杯中，加入蒸馏水溶解混合盐，抽滤所得混合物为残余硅粉与镀层碳纤维混合，配置质量百分比5％的氢氟酸溶解残余硅粉，滴2ml浓硝酸提高溶解速率，短切纤维用1000目筛网过滤干燥，连续纤维洗净干燥，从而分离得到熔盐法镀碳化硅层的碳纤维。

Claims (7)

1.一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)碳纤维的预处理：碳纤维热处理除胶——浓碱溶液煮沸十分钟去油污杂质——酸洗浸泡粗化——中和酸后超声酒精清洗干燥；
2)称量30～40mol％氯化钠、30～40mol％氯化钾、20～30mol％氟化钠、1～9mol％氟硅酸钠，得到混合盐，加入占混合盐总量的20～30mol％硅粉置于研钵中研磨混合均匀；
3)称量占混合盐总量的30～50mol％的碳纤维，碳纤维为连续纤维或短切纤维，如果使用连续纤维，将连续纤维放在刚玉陶瓷舟底部，将步骤2的混合盐倒入刚玉陶瓷舟内，填充满纤维间隙；如果使用短切纤维，将短切纤维加入步骤2的混合盐中，研磨分散均匀后倒入刚玉陶瓷舟；
4)将步骤3中装填好药品的刚玉陶瓷舟置于管式炉中，将管式炉内抽真空至100Pa，通入惰性气体，流量控制为100ml/min；
5)以3～8℃/min预热升温至300℃，300℃保温1～2.5h去除结晶水，以约8～13℃/min升温至800℃，再以约4～7℃/min升温至900℃～1020℃，保温1～2.5h，随管式炉冷却至室温，取出刚玉陶瓷舟；
6)镀层碳纤维分离：将步骤5的刚玉陶瓷舟放入烧杯中，加入蒸馏水溶解混合盐，抽滤所得混合物为残余硅粉与镀层碳纤维混合，配置稀氢氟酸溶解残余硅粉，短切纤维用1000目筛网过滤干燥，连续纤维洗净干燥，从而分离得到熔盐法镀碳化硅层的碳纤维。
2.根据权利要求1所述的一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，其特征在于：所述的短切纤维长度为100～500μm。
3.根据权利要求1所述的一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，其特征在于：所述步骤1的热处理除胶使用的设备为马弗炉，温度为200～300℃，保温时间5～9h。
4.根据权利要求1所述的一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，其特征在于：所述步骤1的浓碱溶液为质量百分比37～65％氢氧化钠溶液。
5.根据权利要求1所述的一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，其特征在于：所述步骤1的酸洗浸泡为质量百分比15～43％硝酸加质量百分比5～13％盐酸的混合酸溶液浸泡20～45min。
6.根据权利要求1所述的一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，其特征在于：所述步骤2的硅粉为金属硅粉，粒径0.5～2μm。
7.根据权利要求1所述的一种熔盐法镀碳化硅层的碳纤维制备方法，其特征在于：所述步骤6的稀氢氟酸溶液浓度为质量百分比2～8％，滴1～5ml硝酸提高硅粉溶解速率。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110380065A (zh) * 2019-06-04 2019-10-25 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种海水溶解氧电池用三维柔性复合正极材料的高通量快捷制备方法
CN112010663A (zh) * 2019-06-01 2020-12-01 南京航空航天大学 一种具有难熔金属碳化物界面的C/SiC陶瓷基复合材料及其制备方法
CN112176719A (zh) * 2020-10-09 2021-01-05 哈尔滨工业大学（威海） C/SiC壳核结构复合纤维制备方法及复合纤维
CN112726194A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 哈尔滨工业大学（威海） 核壳结构碳/碳化硅纤维及其制备方法
CN114351447A (zh) * 2022-01-21 2022-04-15 辽宁科技大学 一种在碳纤维上原位生长立方碳化硅纤维的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103387422A (zh) * 2013-07-07 2013-11-13 中南大学 在炭材料表面制备碳化硅/二硅化钼复合涂层的方法
CN104694977A (zh) * 2014-11-28 2015-06-10 昆明理工大学科技产业经营管理有限公司 一种高导电碳纤维电极材料及制备方法
CN104844223A (zh) * 2015-04-24 2015-08-19 武汉科技大学 一种基于碱金属盐的Sialon粉体材料及其制备方法
CN108640117A (zh) * 2018-05-10 2018-10-12 南昌航空大学 一种以石墨烯为模板熔盐法合成二维SiC超薄纳米结构及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103387422A (zh) * 2013-07-07 2013-11-13 中南大学 在炭材料表面制备碳化硅/二硅化钼复合涂层的方法
CN104694977A (zh) * 2014-11-28 2015-06-10 昆明理工大学科技产业经营管理有限公司 一种高导电碳纤维电极材料及制备方法
CN104844223A (zh) * 2015-04-24 2015-08-19 武汉科技大学 一种基于碱金属盐的Sialon粉体材料及其制备方法
CN108640117A (zh) * 2018-05-10 2018-10-12 南昌航空大学 一种以石墨烯为模板熔盐法合成二维SiC超薄纳米结构及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
魏慧卿等: ""熔盐法在碳纤维表面制备抗氧化SiC涂层"", 《化工新型材料》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112010663A (zh) * 2019-06-01 2020-12-01 南京航空航天大学 一种具有难熔金属碳化物界面的C/SiC陶瓷基复合材料及其制备方法
CN112010663B (zh) * 2019-06-01 2021-11-19 南京航空航天大学 一种具有难熔金属碳化物界面的C/SiC陶瓷基复合材料及其制备方法
CN110380065A (zh) * 2019-06-04 2019-10-25 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种海水溶解氧电池用三维柔性复合正极材料的高通量快捷制备方法
CN112176719A (zh) * 2020-10-09 2021-01-05 哈尔滨工业大学（威海） C/SiC壳核结构复合纤维制备方法及复合纤维
CN112176719B (zh) * 2020-10-09 2022-07-26 哈尔滨工业大学（威海） C/SiC壳核结构复合纤维制备方法及复合纤维
CN112726194A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 哈尔滨工业大学（威海） 核壳结构碳/碳化硅纤维及其制备方法
CN112726194B (zh) * 2020-12-30 2023-01-24 哈尔滨工业大学（威海） 核壳结构碳/碳化硅纤维及其制备方法
CN114351447A (zh) * 2022-01-21 2022-04-15 辽宁科技大学 一种在碳纤维上原位生长立方碳化硅纤维的制备方法

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