碳纖維表面涂層改性是指在碳纖維表面制備涂層，依靠涂層材料的高溫穩(wěn)定性和抗氧化性阻止纖維表面與外界含氧氣氛直接接觸，從而達(dá)到提高碳纖維高溫抗氧化性的目的，目前常用于碳纖維的表面涂層主要有陶瓷涂層、金屬涂層、玻璃涂層、復(fù)合涂層等。

陶瓷涂層

陶瓷涂層具有良好的高溫穩(wěn)定性和耐腐蝕性，且具備高強(qiáng)度等優(yōu)勢，是迄今為止研究最多、最深入的涂層體系。常見陶瓷涂層主要有：碳化物、氮化物、氧化物涂層等。由于碳與碳化物的界面化學(xué)穩(wěn)定性高，碳化物涂層常被作為碳纖維高溫抗氧化保護(hù)涂層的首選之一。此外，目前較為常見的氮化物涂層有氮化硼、氮化硅、氮化鋁等，常見的氧化物涂層有二氧化鈦、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鋯等。

金屬涂層

金屬涂層熔點(diǎn)較高，能夠有效改善碳纖維的高溫抗氧化性，而在改善碳纖維與金屬鋁的潤濕性方面鎳涂層有著顯著效果。除作為高溫抗氧化材料外，金屬涂層還是良好的磁性物質(zhì)，可與碳纖維結(jié)合形成同軸結(jié)構(gòu)材料和具有電磁雙重吸收機(jī)制的吸波材料，在提高吸波性能方面具有傳統(tǒng)單一吸波材料無法比擬的優(yōu)勢。

玻璃涂層

玻璃涂層是早期研發(fā)的一種高溫抗氧化涂層，玻璃涂層的種類由最初的氧化硼玻璃逐步發(fā)展到硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、以及復(fù)合玻璃涂層體系。玻璃涂層的工藝較簡單，原料容易獲取，制備成本低，但單一的玻璃涂層在溫度超過600~1100℃后流動性很大且容易揮發(fā)，大大降低涂層的使用壽命。

復(fù)合涂層

復(fù)合涂層是將幾種單一涂層進(jìn)行合理復(fù)合化以形成多相復(fù)合涂層體系，從而通過各涂層之間的優(yōu)勢互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)碳纖維高溫抗氧化的多重保護(hù)作用。常見的復(fù)合涂層有氧化鋁－二氧化鋯、氧化鋁－二氧化鈦、銅－二氧化鋯涂層等。

高溫抗氧化涂層材料至少應(yīng)該滿足以下要求：不與碳纖維發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與碳纖維之間有良好的物理相容性和化學(xué)相容性。其需具備高熔點(diǎn)、低飽和蒸汽壓、低氧氣滲透率等特點(diǎn)，不能對氧化反應(yīng)有催化效應(yīng)。此外，還要求高溫抗氧化涂層材料的致密性盡可能高，具備高溫自愈合能力，能夠在高溫下形成流動的玻璃相，進(jìn)一步填充基體表面及內(nèi)部的裂紋、孔隙等缺陷，提高碳纖維的高溫抗氧化性。