生物、医药和医疗器械技术

本发明公开了一种碳纤维表面致密化烧结TiO2涂层的方法，其将钛酸酯、醇液、有机酸以及含硼化合物，经水解制得先驱体溶液；再将碳纤维浸渍、烘干和煅烧，即可制得致密化的碳纤维表面TiO2涂层。本方法以钛酸酯为钛源、醇液为溶剂、有机酸为螯合剂和pH值调节剂，并加入有含硼化合物；在煅烧过程中B3+能阻止煅烧过程中晶粒生长，颗粒间距减小，涂层内部空隙总体积减小，达到致密化涂层的作用；还可愈合涂层中的微孔、消除由于涂层与碳纤维间热膨胀系数差异引起的微裂纹，提高涂层碳纤维抗氧化性能。本方法制备的二氧化钛涂层碳纤维保持了碳纤维所具备的柔韧性和可编织性，同时提高了碳纤维的高温抗氧化性能，并避免了碳纤维与复合材料基体间的界面反应。

在碳纤维表面形成涂层可以有效地解决上述问题，现有的涂层制备技术有化学气相沉积法、物理气相沉积法、电化学法和溶胶凝胶法，其中溶胶凝胶法简便易行，所制备涂层化学纯度高，适宜大规模生产。中国专利说明书CN200610147644.9《碳纤维表面二氧化硅涂层的制备方法》给出了溶胶凝胶在纤维表面制备二氧化硅的方法；专利申请201110291910.6《一种三维编织碳纤维增强镁基复合材料的制备方法》中采用溶胶凝胶法在三维编织体表面涂覆一层厚度大于0.2微米的涂层。通过溶胶凝胶方法制备碳纤维二氧化硅表面涂层，简便易行且成本低廉，但由于二氧化硅热膨胀系数与碳纤维相差较大，因此在高温条件下很容易造成膜层开裂，影响高温抗氧化效果。

本发明制备的致密化二氧化钛涂层碳纤维保持了碳纤维所具备的的柔韧性和可编织性，同时提高了碳纤维的高温抗氧化性能，并避免了碳纤维与复合材料基体间的界面反应。本发明还可通过改变浸渍次数及添加剂含量控制涂层厚度和致密化程度。