碳纤维建筑节能保温材料的制备及性能研究

作者：杜慧慧; 程思远^*; 李伟娜

来源：功能材料, 2023, 54(09): 9177-9182.

• 碳纤维
• Si—O—C气凝胶
• 复合材料
• 力学性能
• 保温材料
• 导热系数

通过调整甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和去离子水的摩尔比，基于先驱体转换法制备了Si—O—C气凝胶，将气凝胶浸渍碳纤维预制体干燥处理后获得了碳纤维基复合材料。通过XRD、SEM、FT-IR、力学性能和导热性能分析，研究了甲基三甲氧基硅烷和去离子水摩尔比对气凝胶性能的影响，并分析了高温裂解处理对碳纤维基复合材料性能的影响。结果表明，先驱体转换法制备出的复合材料Si—O—C气凝胶和碳纤维的粘合度较高，随着n(MTMS)∶n(去离子水)比例的增大，气凝胶的完整度提高，裂纹数量减少；且复合材料的抗压强度表现出先增大后降低的趋势。当n(MTMS)∶n(去离子水)=1∶50时，复合材料的抗压强度达到最大，为1.595 MPa,其弹性变形阶段的最大应力也达到最大，为0.95 MPa,且具有最低的导热系数为0.0198 W/(m·K)。1 000℃的高温裂解促进了碳纤维基复合材料中Si—O键向Si—C键的转化，使得Si-C键增多，但高温裂解使气凝胶骨架和表面出现了裂痕，当n(MTMS)∶n(去离子水)=1∶50时，复合材料的抗变形能力最佳。

• 单位
  土木工程学院; 河北工程技术学院