碳纖維表面處理技術,值得學習!

2021-01-10 中化新網

由於碳纖維表面惰性，複合材料中碳纖維和基體材料間應力載荷無法有效傳遞，直接影響其性能發揮，限制其規模化應用，所以要對碳纖維進行表面處理。通過表面改性技術來提高碳纖維的表面活性，強化碳纖維與基體材料之間的界面性能，改善了其與基體的粘結效果，從而提高纖維材料在工業應用中的價值。

 塗層法 塗層法，是指在碳纖維表面塗覆一層聚合物、金屬粒子或無機非金屬及其複合物，目的是改變碳纖維的表面潤溼性，增加聚合物基體和碳纖維的相容性。表面塗層處理不僅參與形成纖維/基體間的界面相，減小複合材料製造過程中纖維/基體間的熱殘餘應力，而且可以減小應力集中，使纖維表面性能平均化。

 等離子處理 等離子噴塗過程是一個高速碰撞沉積，將熔融或者半熔融狀態的材料噴塗到經過預處理的基體上形成塗層的過程。等離子處理具有操作簡單、工藝環保、對原絲的性能和力學強度破壞性小等優點，已成為應用較廣的一種研究方法。 

氣相氧化法 氣相氧化法是採用熱空氣、氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等氣體為介質對CF進行氧化處理，處理後CF比表面積和表面粗糙度增加，表面含氧官能團的種類和數量也有所增加，從而提高CF增強複合材料的綜合力學性能。

 液相氧化法 液相氧化法是以濃硝酸、濃硫酸、過氧化氫等氧化劑與CF長時間接觸，在纖維表面形成羧基、羥基等基團，增強與樹脂的結合力。

電化學氧化法 電化學氧化是利用CF的導電性能，以CF為陽極，石墨、銅板或鎳板等為陰極，在直流電場的作用下，以不同的酸鹼鹽的溶液作為電解液，對CF進行表面處理的方法。表面電化學氧化處理的作用為逐層氧化刻蝕與官能團變化的複合作用過程。

表面接枝法 表面接枝法是將碳纖維置於活性單體氛圍中，在引發劑作用下，單體與纖維上的活性基團或邊緣碳原子進行化合反應。 

能量束處理法 利用能量束掃描過程中材料自身的組織結構變化或引入其他材料實現表面性能的改善。纖維在能量束的照射下會使表面粗化，改善與基體的粘附力。 

稀土處理法 由於稀土元素的化學活性再根據化學鍵理論，稀土元素可與碳纖維表面的C、O和N原子發生配位化學反應和化學配位鍵合，稀土元素中具有大量電荷，在表面處理碳纖維時，能夠吸引碳纖維碳碳鍵中的電子，導致碳碳鍵的電子元偏移，從而更容易將官能團引入碳纖維表面。 碳纖維改性技術的關鍵在於提高碳纖維與基體的結合程度，提高複合材料的性能。而隨著環境問題的日益突出，今後碳纖維表面處理技術的低成本化、綠色化和連續生產化將是重點研究方向。  

https://www.nanfangzz.com/news/43-cn.html 20200422

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