一种高强粗糙碳纤维及其制备方法、提高碳纤维增强碳化硅复合材料界面结合强度的方法

技术特征：
1.一种高强粗糙碳纤维的制备方法，包括以下步骤：将碳纤维进行排胶处理，得到排胶碳纤维；所述碳纤维的拉伸强度≥4.9gpa；将所述排胶碳纤维置于硝酸水溶液中进行水热反应，得到所述高强粗糙碳纤维。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述排胶处理为：保护气条件下，由室温升温至排胶温度并保温；所述排胶温度为1000～1100℃，保温时间为1～3h，真空度为0.88～0.98mpa。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述升温的速率为3～6℃/min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸水溶液中硝酸的质量分数为65～68％；所述水热反应的温度为60～100℃，压力为5～8mpa，时间为0.5～2h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述排胶处理和水热反应中，碳纤维呈张紧状态。6.权利要求1～5任一项所述制备方法得到的高强粗糙碳纤维，所述高强粗糙碳纤维的剪切强度≥160mpa，表面粗糙度ra≥20，rq≥15。7.一种提高碳纤维增强碳化硅复合材料界面结合强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：利用碳源气体对碳预制体进行第一化学气相渗透沉积热解碳界面相，得到热解碳界面相-碳预制体；所述碳预制体中的碳纤维为权利要求6所述高强粗糙碳纤维；利用含硅气体对所述热解碳界面相-碳预制体进行第二化学气相渗透沉积碳化硅，得到碳纤维增强碳化硅复合材料。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述碳源气体包括丙烯、甲烷、丙烷、乙烯、乙炔和乙烷中的一种或多种；所述第一化学气相渗透的条件包括：气压为3kpa～10kpa，温度为900～1000℃，保温时间为1～3h。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述含硅气体包括硅烷与烃的混合气、ch3sicl3、h2si(ch3)2、(ch3)2sicl2和(ch3)4si中的一种或多种；所述硅烷包括sih4、sicl4、sihcl3和sih2cl2中的一种或多种；所述烃包括甲烷、丙烷、乙烯、乙炔和乙烷中的一种或多种；所述第二化学气相渗透的条件包括：载气为h2，稀释气体为n2；所述含硅气体与稀释气体的流量比为1：(5～10)，所述载气的流量为80～120ml/min，所述稀释气体的流量为100～150ml/min；总气压为5000～10000pa，温度为1000～1100℃，保温时间为10～20h。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述碳纤维增强碳化硅复合材料的界面剪切强度为130～150mpa。

技术总结
本发明属于碳纤维增强碳化硅复合材料技术领域，特别涉及一种高强粗糙碳纤维及其制备方法、提高碳纤维增强碳化硅复合材料界面结合强度的方法。本发明提供了一种高强粗糙碳纤维的制备方法，包括以下步骤：将碳纤维进行排胶处理，得到排胶碳纤维；所述碳纤维的拉伸强度≥4.9GPa；将所述排胶碳纤维置于硝酸水溶液中进行水热反应，得到所述高强粗糙碳纤维。本发明通过排胶处理，去除碳纤维中的胶质，同时提高碳纤维的分散程度；良好分散的基础上，硝酸水溶液中进行水热反应，能够实现碳纤维束中碳纤维的均匀刻蚀，实现在不显著降低强度的同时将碳纤维表面粗糙化。将碳纤维表面粗糙化。将碳纤维表面粗糙化。


技术研发人员：张中伟 段昊志 李爱军 庞旭 贾林涛
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2022.02.23
技术公布日：2022/7/5