SiC/SiO2复合涂层对碳纤维及其复合材料抗氧化性能影响研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20250328.017

复合材料科学与工程 ›› 2025, Vol. 0 ›› Issue (3): 130-138.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20250328.017

SiC/SiO₂复合涂层对碳纤维及其复合材料抗氧化性能影响研究

闫海波, 陶佳栋, 周子涵, 黄志雄, 石敏先, 丁杰^*

武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉 430070

收稿日期:2024-02-05 出版日期:2025-03-28 发布日期:2025-04-21
通讯作者: 丁杰(1985—),男,博士,副教授,硕士生导师,主要从事耐高温聚合物基复合材料方面的研究,jied@whut.edu.cn。
作者简介:闫海波(1998—),男,硕士研究生,主要从事耐高温聚合物基复合材料制备与抗氧化性能方面的研究。
基金资助:
湖北省自然科学基金面上项目(2024AFB833)

Study on the effect of SiC/SiO₂ complex coating on the antioxidant performance of carbon fiber and its composite materials

YAN Haibo, TAO Jiadong, ZHOU Zihan, HUANG Zhixiong, SHI Minxian, DING Jie^*

School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China

Received:2024-02-05 Online:2025-03-28 Published:2025-04-21

摘要/Abstract

摘要： 采用溶胶-凝胶法和先驱体浸渍裂解法在碳纤维表面制备了一种SiC/SiO₂复合涂层,并使用热压罐工艺制备了碳纤维增强酚醛树脂基复合材料,测试了复合材料在600 ℃、800 ℃、1 000 ℃下氧化后的弯曲强度,研究了涂层对碳纤维及其复合材料抗氧化性能的影响。结果表明:经过在1 000 ℃空气下的氧化,复合涂层碳纤维/酚醛树脂复合材料弯曲强度为60 MPa,是相同条件下的原始碳纤维/酚醛树脂复合材料弯曲强度的3.3倍,SiC/SiO₂涂层对碳纤维有较好的抗氧化效果且会使复合材料具备一定的弯曲强度。在SiC/SiO₂涂层的协同保护下,复合涂层碳纤维/酚醛树脂复合材料在氧乙炔火焰下表现出更好的耐烧蚀性能。

关键词: SiC/SiO₂复合涂层, 碳纤维, 树脂基复合材料, 抗氧化性能, 弯曲性能, 耐烧蚀性能

Abstract: A SiC/SiO₂ complex coating is prepared on the surface of carbon fiber by sol-gel method and precursor infiltration pyrolysis method, and carbon fiber reinforced phenolic resin matrix composites are prepared by using autoclave process, the flexural strength of the composites is tested after oxidation at 600 ℃, 800 ℃ and 1 000 ℃, studied the effect of coating on the oxidation resistance of carbon fiber and its composite materials. The results show that the flexural strength of complex coating carbon fiber/phenolic resin composites after oxidation at 1 000 ℃ in air is 60 MPa, which is 3.3 times of the flexural strength of original carbon fiber/phenolic resin composites under the same conditions, and the good antioxidant effect of SiC/SiO₂ coating on carbon fibers gives composite materials a certain flexural strength. And under the synergistic protection of SiC/SiO₂ coating, the complex coating carbon fiber/phenolic resin composite material exhibits better ablation resistance under oxygen acetylene flame.

Key words: SiC/SiO₂ complex coating, carbon fiber, resin matrix composite, oxidation resistance, flexural property, ablation resistance

中图分类号:

TB332

闫海波, 陶佳栋, 周子涵, 黄志雄, 石敏先, 丁杰. SiC/SiO₂复合涂层对碳纤维及其复合材料抗氧化性能影响研究[J]. 复合材料科学与工程, 2025, 0(3): 130-138.

YAN Haibo, TAO Jiadong, ZHOU Zihan, HUANG Zhixiong, SHI Minxian, DING Jie. Study on the effect of SiC/SiO₂ complex coating on the antioxidant performance of carbon fiber and its composite materials[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2025, 0(3): 130-138.

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