[发明专利]一种高导热碳纤维表面氧化铝-氧化锆复合涂层的制备方法

权利要求书

1.一种导热碳纤维表面氧化铝-氧化锆复合涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将碳纤维加热至380～450℃，保温10～30min除胶；将冷却后的碳纤维浸入丙酮中60～120min完全除胶；用去离子水清洗完全除胶后的碳纤维，然后将碳纤维于70～90℃条件下真空干燥2～4h；

(2)将硝酸锆和硝酸钇混合配成溶液，向溶液中滴加草酸溶液，然后加入聚乙烯醇和丙三醇，最后放入80～100℃水浴中保持搅拌0.5～1h，即得蓝色透明的含锆溶胶；

向硝酸铝溶液中滴加氨水溶液，持续搅拌30～50min，获得乳白色溶液，然后抽滤，用去离子水清洗数次，于60～90℃干燥后得到乳白色沉淀，往乳白色沉淀中加入去离子水，然后滴加硝酸溶液，加入聚乙烯醇，最后放入80～100℃的水浴中保持搅拌1～2h，即得到澄清透明的勃姆石溶胶；将含锆溶胶和勃姆石溶胶两种溶胶混合，放入80～100℃的水浴中保持搅拌10～30min，即得到淡蓝色透明的复合溶胶；

(3)将经过步骤(1)处理后的碳纤维超声浸渍于步骤(2)得到的复合溶胶中进行涂覆，滤掉复合溶胶，然后于50～80℃真空干燥12～24h，获得涂覆有复合凝胶的碳纤维；

(4)将上述(3)得到的碳纤维在氩气气氛下热处理，以1～3℃/min的升温速度加热到400℃，保温20～50min；再以4～8℃/min的升温速度加热到热处理温度为600～800℃，保温1～3h，获得涂覆有氧化铝-氧化锆复合涂层的碳纤维。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的热碳纤维是指热导率大于300W/(m.K)的碳纤维。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的硝酸锆与硝酸钇的摩尔比在94:6到97:3之间；

步骤(2)中所述的硝酸锆与草酸的摩尔比在4:1到6:1之间。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的氨水与硝酸铝的摩尔比在3:1到6:1之间。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述聚乙烯醇在含锆溶胶中的质量分数为1～4％之间，丙三醇在含锆溶胶中的质量分数为1～4％之间。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述含锆溶胶浓度为0.2～0.3mol/L之间，所述勃姆石溶胶浓度为0.2～0.3mol/L之间，所述复合溶胶中Al和Zr的摩尔比在4:1到1:1之间。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中的所述溶胶的中涂覆和干燥处理工序可以反复多次，然后再进行后续热处理，从而控制所述复合涂层的厚度。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中的所述溶胶涂覆超声浸渍时间为5～60min，然后再进行后续处理，从而控制所述复合涂层的厚度。

9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于：所述氧化铝-氧化锆复合涂层的厚度为30～300nm；所述氧化铝-氧化锆复合涂层是指γ-Al₂O₃·t-ZrO₂复合涂层。

10.一种涂覆有氧化铝-氧化锆复合涂层的碳纤维的用途，所述涂覆有氧化铝-氧化锆复合涂层的碳纤维由权利要求1所述方法制备而成，其特征在于：用于制备热碳纤维增强铝基复合材料以增强热导率。