复合材料学报

作者：邓紫怡, 赵新星, 张建, 余木火, 王刚, 孙泽玉,

关键词：碳纤维表面涂层, 抗氧化性, 聚合物转化陶瓷, 聚硅氮烷, 聚丙烯腈,

由于碳纤维在高温含氧的环境下易被氧化，且与基体发生强界面反应而导致其性能劣化，影响了其在复合材料领域的应用。本文通过在碳纤维表面构筑聚丙烯腈(PAN)过渡层及有机聚硅氮烷(OPSZ)陶瓷前驱体层，经低温固化与高温裂解后形成C-Si₃N₄保护涂层，制备了具有高温抗氧化效能的PAN-OPSZ/碳纤维。扫描电镜与能谱仪的结果表明：PAN层的涂覆有助于Si元素在碳纤维表面附着，将PAN溶液的浓度从1%提高到3%，Si元素的相对含量随即从2.81%提高到了8.26%。采用PAN与OPSZ浓度为3wt%制备的PAN-OPSZ/碳纤维的拉伸强度仅比未涂层碳纤维降低了2.08%，表明其未对碳纤维力学性能造成明显降低。制备的PAN-OPSZ/碳纤维的抗氧化能力得到了显著提高，在700℃的空气气氛下失重率低于8wt%，而未涂层碳纤维的失重率高达70wt%。以上结果说明，PAN-OPSZ涂层能有效提高碳纤维的高温抗氧化性，在碳纤维增强复合材料领域具有十分广阔的应用前景。

来源：2023年第11期

《复合材料学报》期刊编辑部

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