碳纤维表面处ç�?/p>
碳纤维作为一种具有高强度高模量的先进材料ï¼?/p>
通常需要与其他基体材料进行复合制备
成复合材料进行使用。由于碳纤维本身经过
1300
℃以上的高温处理,纤维中
90%
以上由碳
元素组成,纤维表面活性官能团很少,具有较强的惰性,与高分子树脂等基体进行复合时ï¼?/p>
纤维与树脂的结合较差ï¼?/p>
影响纤维优异力学性能的发挥,
并最终影响复合材料的性能ã€?/p>
因此
在碳纤维制备过程中,
通常需要对碳纤维进行表面处理,
增加其表面的活性基团,
增强与树
脂等基体之间的结合ã€?/p>
5.3.1
表面处理方法
由于碳纤维表面处理对其复合材料性能提高的作用,因此表面处理方法的研究也是碳
纤维制备技术研究的重点ã€?/p>
经过多年的研究,
科研工作者开发了多种对碳纤维进行表面处理
方法,表
5.11
列出了可以对碳纤维进行表面处理的不同方法及其影响因素。在这些处理æ–?/p>
法中,目前应用在工业化生产上的基本上都是电解氧化法ã€?/p>
è¡?/p>
5.11
碳纤维表面处理方法和影响因素
�/p>
�/p>
类型
处理方法
影响因素
1
气相氧化
O
2
�/p>
O
3
�/p>
NO
2
�/p>
NO
�/p>
SO
2
�/p>
NH
3
、空气、水蒸气
/
空气ã€?/p>
NO/
空气
时间、温度、浓度、流
�/p>
2
液相氧化
HNO
3
�/p>
H
2
O
�/p>
KMnO
4
�/p>
NaClO
3
�/p>
Na
2
Cr
2
O
7
/H
2
SO
4
�/p>
H
2
O
2
/ H
2
SO
4
�/p>
NaClO
3
/ H
2
SO
4
�/p>
KMnO4/ H
2
SO
4
时间、温度、组成比例ã€?/p>
3
电解氧化
氨水、碳酸氢铵ã€?/p>
H
2
SO
4
�/p>
HNO
3
�/p>
H
3
PO
4
�/p>
NaOH
�/p>
KOH
�/p>
NaCl
�/p>
Na
2
CO
3
�/p>
NH
4
NO
3
�/p>
NaHCO
3
等水溶液
时间、电压、电流密度ã€?/p>
电解质浓åº?/p>
4
催化氧化
硝酸铜、醋酸铜、硝酸铅、硝酸亚铅、硝酸铁、硫酸铁、硝
酸铋、钒酸盐、钼酸盐
时间、温度、催化剂é‡?/p>
5
ç”?/p>
å¼?/p>
�/p>
�/p>
合物涂层
丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯ã€?/p>
醋酸乙烯、丙烯酰胺、乙烯基吡咯çƒ?/p>
时间、电压、电流、溶
剂、单体浓åº?/p>
6
�/p>
�/p>
�/p>
ç”?/p>
沉积涂层
苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲基醚与é©?/p>
来酸酐共聚物
时间、电压、电流、溶
剂、共聚物离子浓度
7
表面涂覆
PV
A
�/p>
PVC
�/p>
PAN
、硅烷物,硬性聚氨酯炭黑
树脂组成含量、涂覆量
8
é«?/p>
�/p>
æ°?/p>
ç›?/p>
沉积
SiC
�/p>
TiC
�/p>
TiO
2
�/p>
ErC
�/p>
NiC
�/p>
B
�/p>
BN
�/p>
NbC
�/p>
TaC
、石墨晶
须、碳
温度、时间、载气、试
剂含é‡?/p>
9
è¡?/p>
�/p>
�/p>
�/p>
物接æž?/p>
丙烯酸、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈
-
苯乙烯、丙烯腈、异
氰酸é…?/p>
时间、氧化程度、接æž?/p>
量、浓åº?/p>
10
ç?/p>
�/p>
å?/p>
ä½?/p>
处理
O
2
�/p>
NH
3
�/p>
Ar
�/p>
N
2
、空气ã€?/p>
SiC
涂层ã€?/p>
AN
聚合
时间、真空度、功率ã€?/p>
流动速度
11
电子辐照
γ
射线ç?/p>
辐照剂量、时é—?/p>
5.3.1.1
气相氧化æ³?/p>
气相氧化法是将碳纤维暴露在气相氧化剂
(
如空气ã€?/p>
氧等
)
中,
在加温ã€?/p>
加催化剂等特æ®?