[发明专利]一种在碳纤维表面制备抗氧化涂层的方法

摘要

本发明提供了一种在碳纤维表面制备抗氧化涂层的方法，其主要操作步骤包括：将甲基三乙氧基硅烷、硼酸溶解于乙醇的水溶液中制备出涂覆液，碳纤维表面活化处理、涂覆，干燥及热处理，即得碳纤维表面抗氧化SiBNC涂层。本发明工艺简单，设备和操作环境要求简单，节约能源，可实施性强，可在碳纤维表面制得均匀致密且附着力好、厚度在2μm之内的抗氧化涂层，不仅保留了碳纤维原有的力学性能，提高了碳纤维的高温抗氧化性能，还改善了纤维和基体的界面相容性问题。

主权项

1.一种在碳纤维表面制备抗氧化涂层的方法，所述的抗氧化涂层为SiBNC涂层，其特征在于，碳纤维表面SiBNC涂层的制备方法按以下步骤进行：1)制备涂覆液：将硼酸溶解于去离子水中，得到硼酸水基溶液；在搅拌下，向上述硼酸水基溶液中加入乙醇，在室温下搅拌至其混合均匀，得到硼酸醇水溶液；在搅拌下，向上述硼酸醇水溶液中加入甲基三乙氧基硅烷，在室温下搅拌3～4小时后得到涂覆液，其中：按照重量比，甲基三乙氧基硅烷：硼酸：乙醇为(0.5～1.0)：(0.2～0.5)：(9.5～11.5)；按体积比，乙醇：去离子水为(11.5～14.5)：(2.5～7.0)；2)碳纤维表面涂层：a)碳纤维表面活化处理：将碳纤维置于管式炉于450℃下保温30～40分钟进行脱胶处理，将除胶后的碳纤维置于浓硝酸中浸泡刻蚀60～100分钟，然后用去离子水洗净碳纤维表面残留液后干燥备用；b)涂覆和预热处理：将经表面活化处理后的碳纤维超声浸渍于上述步骤1)中得到的涂覆液中10～100分钟，将涂覆后的碳纤维在室温下静置12～15小时，然后放入烘箱中，先60～70℃保温40～60分钟，再升温至100～110℃保温60分钟，接着升温至140～150℃保温60分钟，最后升温至170～180℃保温120分钟；c)碳纤维涂层热处理：将碳纤维置于管式炉中，在氮气保护下以5℃/min的升温速度加热到300℃，保温15～20分钟，再以8～10℃/min的升温速度加热到900℃，最后以6～8℃/min的的升温速度加热到高温裂解温度1200～1400℃，保温2～3小时，获得涂覆有SiBNC涂层的碳纤维。