碳纤维表面处?/p>
碳纤维作为一种具有高强度高模量的先进材料?/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?/p>
纤维与树脂的结合较差?/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?/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?/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?/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?/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?/p>
?/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?/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?/p>
3
电解氧化
氨水、碳酸氢铵?/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?/p>
电解质浓?/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?/p>
5
?/p>
?/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?/p>
醋酸乙烯、丙烯酰胺、乙烯基吡咯?/p>
时间、电压、电流、溶
剂、单体浓?/p>
6
?/p>
?/p>
?/p>
?/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?/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
?/p>
?/p>
?/p>
?/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?/p>
9
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
物接?/p>
丙烯酸、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈
-
苯乙烯、丙烯腈、异
氰酸?/p>
时间、氧化程度、接?/p>
量、浓?/p>
10
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
处理
O
2
?/p>
NH
3
?/p>
Ar
?/p>
N
2
、空气?/p>
SiC
涂层?/p>
AN
聚合
时间、真空度、功率?/p>
流动速度
11
电子辐照
γ
射线?/p>
辐照剂量、时?/p>
5.3.1.1
气相氧化?/p>
气相氧化法是将碳纤维暴露在气相氧化剂
(
如空气?/p>
氧等
)
中,
在加温?/p>
加催化剂等特?