一种碳纤维界面的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维界面的制备方法，采用真空浸渍法在碳纤维表面制备聚碳硅烷界面，在烧蚀过程中，能在氧化或低温烧蚀环境下形成SiO2和SiC保护层，从而提高碳纤维的抗氧化和抗烧蚀性能。该界面氧化裂解后可形成多孔弱界面层，提高了碳纤维复合材料的韧性。聚碳硅烷热解后形成多孔界面层，使得烧蚀过程的复合材料有良好的界面匹配性，在800℃氧化0.5h后，分别使三点弯曲强度和断裂韧性提高了59％和37％。这使聚合物基复合材料在热防护系统中实现结构功能一体化应用成为可能。本发明专利技术能用于烧蚀型或抗烧蚀型聚合物基复合材料，提高其烧蚀性能和烧蚀过程中的力学性能，实现聚合物基复合材料在热防护领域的应用中结构功能一体化。

A method for preparing carbon fiber interface

The invention relates to a preparation method of carbon fiber interface. The Polycarbosilane interface is prepared on the surface of carbon fiber by vacuum impregnation method. During the ablation process, SiO2 and SiC protective layers can be formed under oxidation or low temperature ablation environment, thereby improving the oxidation resistance and ablation resistance of carbon fiber. The interface can form porous weak interface layer after oxidation cracking, which improves the toughness of carbon fiber reinforced composites. Porous interfacial layer was formed after pyrolysis of polycarbosilane, which made the composites have good interfacial matching. After oxidation at 800 C for 0.5 h, the three-point bending strength and fracture toughness increased by 59% and 37% respectively. This makes it possible for polymer matrix composites to achieve structural and functional integration in thermal protection systems. The invention can be used for ablative or anti-ablative polymer matrix composites, improve their ablative properties and mechanical properties during ablation, and realize the integration of structure and function in the application of polymer matrix composites in the field of thermal protection.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维界面的制备方法
本专利技术属于应用于烧蚀型或抗烧蚀型的碳纤维增强聚合物基复合材料的纤维界面的制备方法，涉及一种碳纤维界面的制备方法，通过真空压力浸渍的方式在碳纤维表面制备出聚碳硅烷界面，可以提高聚合物复合材料的抗氧化和抗烧蚀性能，有望实现聚合物热防护材料的结构功能一体化。
技术介绍
碳纤维增强聚合物基复合材料因其低成本、低密度、隔热性能好、高比强等一系列优点而被广泛应用于航空航天的热防护领域。但聚合物在超过600℃时会发生热解，造成复合材料力学性能的急剧下降。因而聚合物基复合材料在热防护系统中仅作为烧蚀材料，不能实现结构功能一体化。为提高聚合物基复合材料的抗烧蚀性能，可向基体中添加高温相，如SiO2、ZrO2、ZrSi2等。这些高温相在高温下可与聚合物裂解生成的碳发生反应，生成高温陶瓷相，提高复合材料的抗烧蚀性能。文献中“JieDing,ZhixiongHuang,YanQin,etal.Improvedablationresistanceofcarbon–phenoliccompositesbyintroducingzirconiumsilicideparticles[J本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维界面的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1、制备聚碳硅烷溶液：将聚碳硅烷溶于有机溶剂中，搅拌溶解得到聚碳硅烷溶液；所述聚碳硅烷占溶液的质量比为1:20～1:3；所述溶液的粘度为20～100mPa·s；步骤2、真空压力浸渍：先将碳纤维或碳纤维预制体在真空度为‑0.08MPa～‑0.10MPa浸渍在聚碳硅烷溶液中，再在压力为0.8MPa～1.0MPa的环境下进一步浸渍，使得聚碳硅烷溶液充分浸渍到碳纤维表面或碳纤维预制体中；步骤3、干燥固化：将浸渍完成的碳纤维或碳纤维预制体在室温下凉置3～10小时，在120℃～130℃烘箱中固化2～5小时，在140～160℃固化2～5小时，在180～2...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维界面的制备方法，其特征在于步骤如下：步骤1、制备聚碳硅烷溶液：将聚碳硅烷溶于有机溶剂中，搅拌溶解得到聚碳硅烷溶液；所述聚碳硅烷占溶液的质量比为1:20～1:3；所述溶液的粘度为20～100mPa·s；步骤2、真空压力浸渍：先将碳纤维或碳纤维预制体在真空度为-0.08MPa～-0.10MPa浸渍在聚碳硅烷溶液中，再在压力为0.8MPa～1.0MPa的环境下进一步浸渍，使得聚碳硅烷溶液充分浸渍到碳纤维表面或碳纤维预制体中；步骤3、干燥固化：将浸渍完成的碳纤维或碳纤维预制体在室温...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一光，段刘阳，曹晔洁，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61