碳纤维界面改性的研究

简介了碳纤维的界面特征及相关的界面理论,综述了冷等离子体接枝法、γ射线辐射处理技术、表面电聚合涂层技术、超声连续改性处理技术等碳纤维表面改性技术的现状与发展趋势,并对每一种不同表面改性技术的优劣进行了比较。     

固体推进剂用碳纤维HTDE接枝改性及其表面性能研究

运用共价接枝改性方法,对碳纤维进行了表面接枝超支化聚三酸肝-二甘醇环氧树脂(HTDE)改性处理。采用X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等分析技术,研究了HTDE接枝反应过程及改性处理对碳纤维表面性能的影响。结果表明,HTDE通过化学键合作用成功接枝于碳纤维表面,碳纤维表面缺陷得到改善,表面粗糙度明显提高。     

碳纤维的改性及其界面性能

采用化学接枝的方法对篮球鞋用碳纤维进行了表面改性处理,将柠檬酸接枝到碳纤维表面制备了碳纤维/环氧树脂复合材料,对比分析了改性前后碳纤维的表面形貌、界面剪切强度和层间剪切强度,并对断口形貌进行了观察。结果表明:经过柠檬酸改性后的碳纤维表面粗糙度明显增加,与树脂基体的结合力最强;碳纤维、氧化后的碳纤维、对苯二胺接枝的碳纤维、聚柠檬酸接枝的碳纤维和二次接枝对苯二胺的碳纤维的界面剪切强度分别为46.8,53.4,68.2,62.4,82.2 MPa,改性碳纤维的界面剪切强度都高于原始碳纤维,二次接枝对苯二胺的碳纤维的界面剪切强度最大;经过表面改性处理的碳纤维的层间剪切强度都有不同程度提高,且二次接枝对苯二胺的碳纤维的层间剪切强度最大。     

羽毛球拍用碳纤维的表面改性与性能研究

为了对碳纤维进行表面接枝改性处理以增强碳纤维与环氧树脂间的结合力,提升碳纤维的综合力学性能并应用于羽毛球拍中。以亚临界水作为反应介质将三聚氰胺接枝到羽毛球拍用碳纤维表面,研究了反应时间对接枝改性碳纤维的表面形貌、接触角/表面能、单丝拉伸强度、界面剪切强度和冲击韧性的影响。结果表明,上浆处理后碳纤维表面不会有上浆剂残留,但是碳纤维纵向仍然可见加工沟槽,当三聚氰胺接枝改性时间延长至25min及以上时,碳纤维纵向沟槽有所变浅,且由于三聚氰胺在碳纤维上的聚集使得碳纤维表面粗糙度增大,局部可见块状聚集。经过三聚氰胺介质改性的碳纤维的接触角都小于接枝改性前、表面能都大于接枝改性前,随着接枝反应时间的延长,改性碳纤维的接触角不断减小。三聚氰胺接枝改性处理后碳纤维的单丝拉伸强度相较于接枝改性前有不同程度的降低,且随着反应时间的延长,单丝拉伸强度呈现先减小后增大的特征。随着三聚氰胺接枝改性时间的延长,CF-W-t的界面剪切强度、裂纹形成功、拓展功和冲击功呈现逐渐增加的趋势。将三聚氰胺接枝到羽毛球拍用碳纤维表面可以增强碳纤维的综合力学性能。     

体能训练器械引入改性碳纤维复合材料的性能测试研究

采用分子沉淀法在碳纤维表面接枝碳纳米管进行改性，制备了体能训练器械用碳纤维复合材料。对比分析了未改性和接枝改性碳纤维及其复合材料的显微形貌、拉伸性能和冲击性能。结果表明，碳纤维在接枝表面改性后，表面形成了含O和含N的官能团，且随着接枝层数增多，碳纤维表面接枝CNTs逐渐增多，未发生明显团聚。改性碳纤维的单丝拉伸强度、界面剪切强度会得到不同程度提高；经过接枝改性处理后，改性碳纤维复合材料的碳纤维复合材料的冲击形成功、裂纹扩展功和总冲击功都有不同程度提高，且随着接枝改性层数的增加，改性碳纤维复合材料的碳纤维复合材料的冲击形成功、裂纹扩展功和总冲击功都逐渐增大。接枝改性处理有助于提升碳纤维单丝和复合材料的力学性能。     

接枝改性对LNG储罐用碳纤维及复合材料界面性能的影响

对LNG储罐用碳纤维进行接枝改性处理,对比分析了氧化处理碳纤维和三聚氰胺接枝改性碳纤维与未改性碳纤维的表面结构、表面形貌、浸润性、拉伸性能和界面剪切性能。结果表明,对碳纤维进行氧化和接枝改性后,碳纤维表面成功接枝三聚氰胺,并以OC-NH、C-N和C=N化学键形式存在,当三聚氰胺接枝改性25min及以上时,碳纤维表面的纵向沟槽深度有不同程度减小。三聚氰胺接枝改性处理后,不同反应时间下三聚氰胺接枝改性后的碳纤维在水中和在二碘甲烷中的接触角有不同程度降低、表面能都有不同程度提高、单丝拉伸强度会有不同程度减小,且随着反应时间延长,在水中和在二碘甲烷中的接触角逐渐减小、表面能逐渐增大,单丝拉伸强度先减小后增大,反应时间为35min时改性碳纤维的单丝拉伸强度为3.75GPa。三聚氰胺接枝改性处理后,三聚氰胺接枝改性碳纤维复合材料的界面剪切强度会得到不同程度提高,且随着三聚氰胺接枝改性时间的延长,三聚氰胺接枝改性碳纤维复合材料的界面剪切强度逐渐增大。     

聚合物表面光接枝改性研究进展

表面光接枝主要是用芳酮引发有机材料产生自由基，从而引发单体聚合产生表面接枝链。表面光接枝应用领域广泛．可用于聚合材料的表面改性以及表面功能化。综述了紫外光引发接枝改性聚合物表面的研究进展，包括光接枝聚合机理、改性方法、影响因素等，并对其应用前景及研究方向进行了介绍。     

碳纤维表面改性技术研究进展

从涂层改性(包括上浆与涂覆、液相沉积、气相沉积、火焰法),氧化改性(包括气相氧化、液相氧化、电化学阳极氧化)和聚合改性(包括化学聚合、电化学聚合、等离子聚合、辐照辅助聚合)等方面,列举了目前常见的碳纤维表面改性方法.分别介绍了上述各处理方法的原理及其优缺点,并指出了现有改性研究均为对碳纤维表面化学状态或物理形貌的单方面...     

碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面改性方法的研究

为了改善碳纤维/聚芳基乙炔复合材料的界面性能,采用表面氧化、表面接枝、偶联剂、表面涂层等方法对碳纤维进行表面处理,探讨了各种方法对非极性聚芳基乙炔树脂基复合材料的界面改性效果。研究表明,纤维表面氧化处理后有利于碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能的改善,在此基础上通过表面接枝及表面偶联剂处理在纤维表面引入可与基体树脂发生反应的基团,可以达到非极性树脂基复合材料界面改性的目的。极性的高碳酚醛树脂可以更好地浸润氧化后的纤维表面,并且与聚芳基乙炔树脂在结构上相似,因此作为涂层处理纤维表面后可以明显提高材料的界面性能,该方法适于进行3D织物的改性处理,是较为理想的处理方案。     

纳米二氧化硅表面接枝聚合改性研究进展

综述了纳米二氧化硅(Nano-SiO2)微粒表面接枝聚合改性的基本方法,分析了各种表面接枝聚合改性方法的特点,以及接枝聚合改性的研究进展。     

重氮盐用于无机材料的表面改性研究进展

重氮盐的表面改性是一种新型有效的表面改性方法,可实现对无机、有机、生物材料的改性。综述了重氮盐用于无机材料表面改性的特点及方法,如电化学还原、氧化还原、UV辐照接枝、热化学反应、机械接枝、超声波和微波辅助改性,并重点介绍了近年利用重氮盐对碳纳米管、石墨、玻璃碳、金属、半导体、石英和纳米金刚石等无机材料的表面改性及应用。     

抗静电涤纶功能纤维制备技术研究进展

在功能纺织品开发的背景下,为更好理解涤纶抗静电机制,制备性能优异的抗静电涤纶,详细阐述了我国抗静电涤纶制备的常用方法,包括应用抗静电剂对纺织品的纤维表面进行整理、金属/炭黑等导电物质表面镀层、化学共聚改性、共混纺丝改性、表面接枝改性和生物酶表面处理等,最后总结了抗静电涤纶制备中存在的问题,展望了其在该领域的发展方向,为...     

碳纳米材料接枝碳纤维的复合材料界面增效研究进展

界面作为复合材料的重要组成部分,起着传递载荷的作用,影响复合材料的整体性能。碳纤维表面属于石墨乱层结构,微晶有序取向,惰性大,不易与树脂基体结合。对碳纤维进行适当的表面改性,增加纤维的比表面积、粗糙度和引入活性官能团,都能改善表面润湿情况,实现机械结合和化学结合,提高复合材料的界面性能。碳纳米材料接枝到碳纤维表面,是提高界面性能的有效方法之一。因此,对碳纳米管、氧化石墨烯接枝碳纤维的制备方法、界面增效设计以及界面增强机制的国内外研究现状进行综述和分析,在此基础上,展望了碳纳米材料接枝碳纤维表面和界面性能评价方法的研究趋势和前景。     

炭黑亲水性改性的研究进展

从炭黑的元素组成和表面官能团出发,介绍了增强炭黑亲水性改性的3种方法:氧化改性、接枝改性和包覆改性。氧化改性分为气相氧化、液相氧化、阳极氧化和等离子体氧化,接枝改性分为捕获性接枝、引发性接枝和反应性接枝,包覆改性的方法有微乳液聚合包覆和相分离法包覆。亲水性改性后的炭黑对水的润湿性增强,在水中分散更稳定。     

碳纤维/环氧树脂复合材料的改性及改性机理

介绍了碳纤维/环氧树脂复合材料中碳纤维的增强机理.综述了纳米材料、聚合物对碳纤维/环氧树脂复合材料的改性进展,并总结了相应的改性机理.探索新型柔和的碳纤维表面处理技术以及对碳纤维表面接枝将是碳纤维/环氧树脂复合材料改性的发展方向.     

紫外辐射接枝改性UHMWPE纤维表面的研究

采用紫外辐射接枝方法对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面进行改性。探讨了单体种类及浓度、引发剂、抗氧剂、接枝方法等对UHMWPE纤维表面处理效果的影响,测试了以其作为增强材料的复合材料的层间剪切强度。结果表明:在有氧开放体系下,气相接枝效果好于液相接枝;丙烯酰胺单体的接枝效果优于其它单体;接枝率随接枝单体浓度和接枝时间的增加而增加。采用丙烯酰胺为接枝单体,在光强度为86μW/cm~2条件下,对UHMWPE纤维进行紫外辐射接枝改性,按照一定铺层方式制备的环氧基复合材料的层间剪切强度从未处理的14.59MPa提高到17.36MPa。     

Improving Interfacial and Compressive Properties of Aramid by Synchronously Grafting and Crosslinking

Improving compressive strength of aramid and its adhesion to resin is of great significance for its application in reinforcing materials. In this study, a novel method for improving interfacial and compressive properties of aramid fiber is presented. α,α′‐Dichloro‐p‐xylene (DCX) is utilized as an external crosslinker to modify aramid fiber containing benzimidazole units during the post swelling process. Chloromethyl groups from DCX can react with benzimidazole moieties of the aramid fiber. The reaction can be regarded as crosslinking inside the fiber and grafting on the surface. By controlling the swelling effect of the solvent during modification, bulk crosslinking degree and surface grafting density can be adjusted. Therefore, intermolecular interaction and surface polarity of the aramid fiber can be improved simultaneously. After modification, the compressive strength of the fiber can be enhanced by nearly 100% and interfacial shear strength increases by 37%, while excellent mechanical properties are maintained. Therefore, comprehensive performance of aramid fiber can be improved significantly by synchronously crosslinking and grafting.     

聚酯纤维表面改性的研究进展

随着工业技术和现代科技的发展,聚酯纤维材料的改性和产业应用日益受到人们的关注,并且成为纺织新产品开发的一个重要方向。综述了近年来聚酯纤维等离子体处理、碱处理、胺处理、表面接枝、光化学处理、生物法及微胶囊法等改性技术的研究进展。     

聚乙烯醇纤维成纤前后改性方法的研究进展

聚乙烯醇纤维具有耐酸碱、耐磨、可降解、水溶、耐腐耐候和防霉防虫等突出的优点,但存在应用范围较窄的问题。近三十年来,聚乙烯醇纤维的发展经历了服用纤维到产业用纤维的深刻转变,对聚乙烯醇纤维进行功能化改性,是提高其性能并拓宽其应用领域的有效方法。本文以聚乙烯醇纺丝成纤前后两个阶段为重点,系统介绍了纺丝液共混改性和纤维表面修饰两种典型方法。其中,共混改性分为高分子和小分子共混改性,而表面修饰按照其不同的机理则分为表面化学反应改性、表面接枝改性、物理改性等。此外,文中通过对各种改性方法优缺点的分析,阐述了共混改性和表面修饰与性能之间的关系,为选择合适的方法制备特定功能的聚乙烯醇纤维提供一定的借鉴和参考。基于现有聚乙烯醇纤维的改性方法及应用范围,提出了在深度和广度两个层次上不断加强聚乙烯醇纤维的改性研究,赋予其新的性能或满足更高要求的发展趋势。