耐高温涂层碳纤维的制备及其性能研究

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1、万方数据中图分类号UDC0469530硕士学位论文学校代码密级10533耐高温涂层碳纤维的制备及其性能研究Preparationandpropertiesofhigh--temperaturecoatedcarbonfiber作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：韦永山物理学物理材料物理与电子学院黄小忠论文答辩日期一型半，．￡。巧答辩委员会主席中南年十-等／＼于月万方数据学位论文原创性声明卿本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已

2、经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：日期：诬!!f=年—厶月．』二日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待

3、解密后适应本声明。作者签名：日期：塑f坐年』月上日新签迭丛抠_／日期：芈年上月二日万方数据摘要耐高温涂层碳纤维的制备及其性能研究摘要：碳纤维因其具有低密度、高比模量、高比强度、优异的力学性能和化学稳定性等特点，被广泛应用于军事、航空航天、建筑、交通运输等多个领域。碳纤维在隐身领域和高温领域都有较高的潜在应用价值。但是因为碳纤维本身是雷达波的强反射体，在有氧环境下400℃左右就开始氧化，这些都极大的限制了碳纤维的应用。本文致力于碳纤维表面h-BN涂层制备，对碳纤维本身性能进行改善，以期待改变碳纤维的绝缘性和抗氧化性，使之满足隐身领域和高温领域的应用要求。首

4、先，实验采用含氮先驱体浸渍法制备h-BN涂层碳纤维，以尿素和硼酸作为原料制备含氮先驱体溶液，热处理过程通入氨气作为反应气体，最后得到h—BN涂层碳纤维。通过系列实验研究了热处理温度对涂层生成的影响，先驱体物质比例对涂层生成的影响，热处理时间对涂层生成的影响，反应物质对涂层生成的影响。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FT—IR)、X射线光电子能谱(XPS)等检测手段对涂层的成分、结构、形貌进行表征。结果表明热处理温度升N550℃时开始有h—BN生成，热处理温度越高h—BN生成效果越好，热处理温度越高涂层中0含量越少，但是为

5、保证碳纤维原力学性能不受损坏，热处理温度不宜过高；先驱体中尿素和硼酸质量比为1：1时，涂层生成的效果最好；涂层中B、N、O元素含量随着热处理时间变长而减小，热处理时间越长涂层纯度越高；尿素和氨气共同参与反应时，涂层生成的效果最好。其次，实验采用高分子先驱体浸渍法制备h—BN涂层碳纤维，以聚乙烯醇和硼酸作为原料制备高分子先驱体，热处理过程通入氨气作为反应气体，最后得到h—BN涂层碳纤维。实验研究了先驱体溶液摩尔比对涂层生成的影响，研究了涂层碳纤维的热稳定性以及涂层碳纤维的电性能。结果表明，聚乙烯醇和硼酸作为原料制备先驱体溶液可以在碳纤维表面制备h-BN涂层

6、，并且起到降低热处理温度的作用；涂层碳纤维相对原碳纤维热稳定性更好；涂层碳纤维相对原碳纤维绝缘性更高。图43幅，表13个，参考文献70篇。关键词：碳纤维；BN涂层；先驱体；浸渍法；热稳定性；电性能分类号：0469万方数据中南大学硕士研究生论文Abstractn‘11‘^11一‘Preparationandpropertiesofhigh-temperatureCOatedcarbonfiberAbstract：Carbonfibersarewidelyusedinmilitary，aerospace，constructionandtransportati

7、onbecauseofitslowdensity，highmodulus，highstrength，excellentmechanicalpropertiesandchemicalstability，etc．Carbonfiberhasvaluablepotentialapplicationsinthefieldofhightemperaturesandstealthfield．thecarbonfiberitselfisastrongradarreflectorandcarbonfiberiSoxidizedatabout400℃underaerobi

8、cconditions，whichgreatlylimitapplication