Herstellung keramischer Faserverbundwerkstoffe mit thermoplastischen Kohlenstoffpräkursoren im Flüssigsilizierverfahren

Es wird die Herstellung von C/C-SiC-Werkstoffen mittels Flüssigsilizierung und thermoplastischen Kohlenstoffprecursoren untersucht. Ausgehend von kommerziellen thermoplastischen Polymeren wurden im mehrstufigen Auswahlverfahren die zwei Kunststoffe Polyetherimid PEI Ultem1000 von Sabic und das Polyetheretherketon KT880FP von Solvay als geeignete Precursoren für die Herstellung von C/C-SiC mit Gewebeverstärkung im Warmpressprozess identifiziert. Durch eine thermische Faservorbehandlung in Stickstoffatmosphäre kann die Faser-Matrix-Wechselwirkung durch die kontinuierliche Entfernung der funktionellen Sauerstoffgruppen auf der Faseroberfläche bei beiden Polymeren eingestellt werden. Das Resultat sind verbesserte mechanische Kennwerte im C/C-SiC-Zustand, wobei eine 4-Punkt-Biegefestigkeit von > 220 MPa mit PEEK KT880FP Precursor bei einer Faservorbehandlungstemperatur von 700 - 800 °C erzielt wird. Eine weitere Steigerung der Faservorbehandlungstemperatur führt zur zunehmenden Faser-Matrix-Ablösung während der Pyrolyse. Dadurch wird SiC-Bildung bei der Flüssigsilizierung gesteigert.