乙烯基三乙氧基硅烷溶胶-凝胶涂层改善碳纤维的热稳定性及表面性能.pdfVIP

· 2O · 材料导报B：研究篇 2014年 5月(下)第28卷第5期 乙烯基三乙氧基硅烷溶胶一凝胶涂层改善碳纤维的热稳定性及表面性能 夏克东 ，吕春祥 ，杨 禹 ，张保平 (1 中国科学院山西煤炭化学研究所碳纤维制备技术国家工程实验室，太原 030001；2 中国科学院大学，北京 100049) 摘要 以乙烯基三乙氧基硅烷作前驱体在碳 纤维表面制备了溶胶一凝胶涂层。通过扫描电镜、能量分散谱仪 以及热重分析对涂层进行表征。通过单纤维拉伸强度测试研究碳纤维的力争陛能，采用动态接触角测定碳纤维的表 面能。结果表明，溶胶一凝胶涂层改善 了碳纤维的抗氧化性能和力学性能。与未涂层纤维相比，涂层碳纤维的起始氧 化温度提高了100℃，单纤维拉伸强度提高了59 ～12．1 ，但是涂层脱落及表面裂纹导致碳纤维的拉伸强度随着 氧化温度的升高而降低。另外，溶胶一凝胶涂层降低了碳纤维的表面能，使其具有较好的疏水性能。 关键词 抗氧化 碳纤维 溶胶一凝胶 力学性能 表面能 中图分类号：TQ342+．39 文献标识码：A ImprovementoftheOxidationStabilityandtheSurfacePropertiesofCarbon FibersbyVinyltrieth0xysilaneSol—GelCoatings XIA Kedong ，LU Chunxiang ，YANG Yu ，ZHANG Baoping (1 NationalEngineeringLaboratoryforCarbonFiberTechnology，InstituteofCoalChemistry，ChineseAcademyof Sciences，Taiyuan030001；2 UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049) Abstract Theprotectivesol-gelcoatingwaspreparedoncarbonfiberswithvinyltriethoxysilaneastheprecur— sor．Thecoatingswerecharacterizedbyscanningelectronmicroscopy，energydispersivespectrometerandthermo- gravimetricanalysis．Themechanicalpropertyofcarbonfiberswasinvestigatedbysinglefibertensilestrengthtests， andthesurfaceenergyofcarbonfiberswasdeterminedbythedynamiccontactangle．Theresultsshowedthat，thesol- gelcoatingimprovedtheoxidationresistanceandmechanicalpropertiesofcarbonfibers．Thesol-gelcoatingsincreased theonsetoxidativetemperaturebyabout100℃．andthesinglefibertensilestrengthofcoatedcarbonfiberswasin— creasedby5．9 一 12．1 comparedwithuncoatedones．However，thedebondingofcoatingsandsurfacecracksre— sultedinthereductionoftensilestrengthforcoatedcarbonfiberswiththeincreaseoftheoxidationtemperature．Fur— thermore，thesol-gelcoatingsdecreasedthesurfaceenergyofcarbonfibers，whic