电化学氧化对炭纤维界面性质的影响

对粘胶基炭纤维进行电化学氧化表面处理，对表面处理前后的炭纤维进行强力测试，分析表面处理条件对炭纤维强度的影响，通过测定炭纤维与几种浸润液的接触角，分析了电化学氧化表面处理对炭纤维浸润特性的影响，在电镜下观察表面处理前后炭纤维表面形貌的变化，并测其比表面积的变化，分析处理条件对其表面粗糙度的影响，通过炭纤维的拉曼散射，分析表面处理前后炭纤维表面微晶大小的变化，最后，对处理前后炭纤维的相关性能指标进行比较，分析其性能变化的机理及其性能变化对炭纤维复合材料界面粘结性能的影响。     

炭纤维的新形势与新技术

国外的ＰＡＮ基炭纤维生产厂家经过三年来的重新组合，愈加为大公司新垄断，形成五柱鼎立之势，与此相反我国炭纤维仍处于小而阶段，今后以美国为首的汽车用炭纤维压缩天然气罐及大型风力发电机叶片的发展，以及日本为首的炭纤维新型建材的大规模应用，无疑将推动世界炭纤维的发展。本文重点介绍了ＰＡＮ基和沥青基炭纤维在这些领域方面的应用及有关技术，以及各主要公司在新形势下新动向，对我国目前炭纤维发展中存在的问题，提出和     

一种新型的炭材料─中空炭纤维

一种新型的炭材料─中空炭纤维石颖，查庆芳，朱星明，刘朗（中国科学院山西煤炭化学研究所太原０３０００１）０前言中空炭纤维，也称管状炭纤维，是近年来开发出的一种新型炭材料。与普通炭纤维相比，中空炭纤维芯部是空的，这使它具有一些独持的性能。作为结构材料，中...     

炭纤维增强石墨电阻发热体

炭纤维增强石墨电阻发热体专利权限炭纤维增强石墨电阻发热体，其特征：把长度为０．０５～１ｍｍ的炭纤维、石墨纤维或两者的混合纤维，粉末状碳材料及粘结剂混合在一起，然后成型、焙烧和石墨化，炭纤维含量在１～５％（重量）之间。专利的详细说明本专利是关于炭纤维增...     

关于微细炭纤维力学性能的测定

关于微细炭纤维力学性能的测定陈晓红，岳秀珍，李安邦，刘朗（中国科学院山西煤炭化学研究所太原０３０００１）炭纤维是复合材料的高性能增强剂。就其形态而言，可分为：连续长丝、短切纤维、微细纤维等类型。炭纤维性能的优劣，主要取决于其力学性能的高低。而炭纤维力...     

一种新型储氢材料一纳米炭纤维的制备及其储氢特性

利用气相流动催化法和高压容积法对纳米炭纤维的大量制备及其储氢特性进行研究，结果表明，利用在小型装置上优化的制备工艺参数，在反应空间扩大7倍的中型装置中可以实现纳米炭纤维的大量制备，在制备过程中加入拔流管能够改变炉管中的气流状态，从而影响纳米炭纤维的直径和产率，拔流管放置在适宜的区域，能够得到直径较细、纯净、碳源转化率达30%的纳米炭纤维，实验发现纳米炭纤维的表面处理是影响其储氢性能的主要因素，经过适当表面处理的纳米炭纤维，其储氢容量达到10%。     

热处理温度对PAN基炭纤维结构的影响

利用SEM观察了3种PAN基炭纤维（TX－63、T300、T700）热处理前和经不同温度热处理后的表面形貌，并测试了其石墨化度、Lc和d002值，以研究热处理温度对炭纤维表面和内部微观结构的影响。结果表明：TX－3、T300炭纤维表面本身有不规则沟槽、凸起和缺陷等，T700炭纤维表面比较圆滑，随着热处理温度升高，PAN基炭纤维的表面形貌发生明显的变化，尤其是2700℃处理后炭纤维表面的褶皱相对较浅而小；石墨化度与Lc随热处理温度升高而增大，d002值则呈减小趋势，说明热处理温度对炭纤维的表面和内部结构有显著影响。     

Fe催化PAN炭纤维原位生长纳米炭纤维

为了研究气相生长纳米炭纤维在炭／炭复合材料制备中的应用，采用均热式化学气相沉积技术，以针刺PAN炭纤维薄毡为基体，二茂铁为催化剂前驱体，丙烯为炭源，氮气为载气，在炉压1．0kPa-1.3kPa，沉积温度880℃、920℃下进行了Fe催化PAN炭纤维原位生长纳米炭纤维的实验。经不同时间沉积后的样品在扫描电镜（SEM）下进行观察，发现880℃时沉积4h后在PAN炭纤维周围生成大量的原位生长纳米炭纤维，而在920℃时因催化剂失效导致热解炭对Fe催化剂颗粒包覆，形成颗粒状热解炭。     

纳米SiO2改性乳液上浆剂对炭纤维抗拉强度的影响

利用Weibull统计分布分析了上浆对炭纤维单丝抗拉强度的影响。通过扫描电镜（SEM）观察和X射线能谱仪（EDS）分析了上浆前后炭纤维表面和截面的结构形貌及表面元素组成。结果表明：当纳米SiO2粒子与上浆树脂的质量比为0．5％时，上浆炭纤维单丝的抗拉强度最高，增幅达10．1％；Weibull参数m值最大，强度的分散性最小。EDS显示了改性上浆炭纤维表面Si元素含量增大。上浆炭纤维比未上浆的表面较均匀，纹理沟槽变浅；截面凹凸不平，呈现一定的韧性断裂特性。说明上浆剂中添加纳米SiO2粒子可以明显提高上浆炭纤维的强度。     

炭纤维开发与炭纤维原丝质量

我国研制炭纤维已有三十年的历史，至今未能形成规模化生产能力。就炭纤维质量和产量的综合指标与国外先进水平相比，仍有十二年左右的差距。我们差就差在原丝质量没有真正过关，不能规模化生产出优质炭纤维。当然，除原丝质量外还有其它因素。原丝质量是制约我国炭纤维工业化的“瓶颈”之处，攻坚已是当务之急。     

碳纤维增强Al_2O_3-20%Ni金属陶瓷复合材料的制备及组织性能

采用溶胶-凝胶+热压烧结法制备了碳纤维(CF)体积分数分别为0%、5%、10%、15%的CF/Al_2O_3-20%Ni金属陶瓷复合材料,采用XRD、SEM和EDS能谱分析了CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的物相组成、组织形貌及成分分布,并研究了CF含量对CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料硬度、抗弯强度和EDS断裂韧性的影响,通过SEM分析了CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的断口形貌并探讨了断裂机制。结果表明:采用溶胶-凝胶法可获得CF分散良好、Ni颗粒分布均匀的CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料,并且可在CF表面包覆一层α-Al_2O_3保护膜,从而防止CF在高温烧结过程中的烧损。随着CF体积分数的增加,CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的硬度降低,抗弯强度和断裂韧性都先升高后下降,当CF体积分数为10%时,抗弯强度和断裂韧性均达到峰值,相对不含CF试样分别提高了79%和134%,CF的加入使CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的强度和韧性得以改善。用此方法制备的CF/Al_2O_3-20%Ni复合材料的增韧机制为碳纤维的拔出、桥接及脱粘。     

国产聚丙烯腈基高强高模碳纤维电化学氧化表面处理工艺

以国产聚丙烯腈（PAN）基M55J级碳纤维（CF）为研究对象,首先在不同电解液体系中进行循环伏安多重扫描,比较其氧化能力的差异,进行电解液的筛选。然后用最佳电解液对CF进行恒流连续氧化处理,通过Raman光谱、XPS和SEM的表征,研究了电化学氧化对高强高模CF表面结构及化学组成的影响,并通过测试CF束丝拉伸性能及其与树脂结合后的层间剪切强度对CF的力学性能进行了表征。研究结果表明,NH₄HSO₄电解质溶液对CF进行表面处理时,其刻蚀能力最强,可以有效改善其表面活性,增大其表面粗糙度和含氧官能团数量。采用0.6 mol/L的NH₄HSO₄电解液体系,在1 mAcm^-2电流密度下对CF进行阳极氧化,CF与树脂间的层间剪切强度比未处理提高了164%,同时CF的拉伸强度略有提高,模量无明显变化。     

表面处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能

采用空气氧化法和硝酸氧化法对碳纤维进行表面处理,研究了碳纤维(CF)增强热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料的力学性能。采用Boehm滴定方法测定了经过硝酸处理后CF表面酸性官能团数量。结果表明:CF表面酸性官能团的数量随着浓硝酸处理时间的增加而增加;浓硝酸处理效果比空气氧化好,当浓硝酸处理CF的时间为20 min时,CF/TPI复合材料拉伸强度和弯曲强度分别提高10 %和14 %,XPS表明此时CF表面活性官能团比未处理增加35.89 %。AFM表明,浓硝酸对CF表面刻蚀沟明显;SEM表明,CF与TPI基体之间形成良好的界面,CF起到了增强效果。      

电泳沉积氧化石墨烯的碳纤维表面改性及其增强环氧树脂复合材料界面性能

采用超声辅助电泳沉积法,以异丙醇作为溶剂,在连续碳纤维(CF)表面沉积一层氧化石墨烯(GO),对CF表面进行改性。再经200℃高温处理来增强(GO)与CF之间的黏合性,从而增加CF/环氧树脂(EP)复合材料的界面结合强度。利用SEM和AFM对改性前后CF的表面形貌及微观结构变化进行了表征,通过XPS对改性前后CF表面官能团的变化进行了检测。结果表明,在CF表面沉积GO并经200℃处理后,有效地部分还原了GO(RGO),填补或桥联了CF表面缺陷,使改性后CF的拉伸强度提高了34.58%。同时,高温处理使RGO与CF之间生成牢固的化学键,从而提高了RGO与CF之间的结合强度,最终使RGO-CF/EP复合材料的界面剪切强度(IFSS)提高了69.9%。      

碳纤维(CF)表面接枝对聚酰亚胺(PMR-15)基复合材料界面性能的影响

通过冷等离子体连续表面接枝技术对CF进行表面处理,采用XPS对CF表面组成及特征基团变化进行分析。同时测定了CF/PMR-15层间剪切强度、拉伸强度和冲击强度,研究了表面接枝对CF/PMR-15界面强度和韧性的影响。      

Enhanced mechanical properties of multiscale carbon fiber/epoxy composites by fiber surface treatment with graphene oxide/polyhedral oligomeric silsesquioxane

Graphene oxide (GO) and polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) grafted carbon fiber (CF) was demonstrated to reinforce the mechanical properties of fiber composites. Such a fiber composite was prepared by grafting POSS onto the CF surface using GO as the linkage. The presence of GO linkage and POSS could significantly enhance both the area and wettability of fiber surface, leading to an increase in the interfacial strength between fibers and resin. Compared with the desized CF composites, the grafted CF composites fabricated by compression molding method exhibited 53.05% enhancement in the interlaminar shear strength. The changed surface morphology, surface composition and surface energy were supposed to be related with the interfacial performance of unidirectional composites, as revealed by scanning electron microscopy, atomic force microscope, dynamic contact angle test and X-ray photoelectron microscopy charaterizations.     

甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷改性碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能

利用微脱粘法、三点弯曲法、扫描电镜（SEM）、力调制模式原子力显微镜（AFM）和动态力学热分析（DMTA）研究了甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷（Methacryl-POSS）涂层改性前后的碳纤维增强的聚芳基乙炔（PAA）复合材料的界面性能。用Wilhelmy法研究了处理前后的碳纤维与PAA树脂的浸润性。结果表明: POSS涂层处理后的碳纤维表面粗糙度增大,与PAA树脂的浸润性提高;复合材料的界面剪切强度提高了36%,层间剪切强度提高了50%。DMTA图谱表明, POSS涂层改性后,复合材料的玻璃化转变温度提高了12℃,损耗因子降低了53%,表明复合材料的界面粘接性能得到大幅度的改善。      

电化学表面处理对碳纤维结构及性能的影响

采用新型电化学表面处理设备,以10%（质量分数）NH4HCO3溶液为电解质,对12KPAN基碳纤维进行连续化的表面处理,探索了在提高碳纤维/树脂复合材料层间剪切强度的同时降低碳纤维本征拉伸强度损失的结构变化特征及规律。利用SEM、XRD、XPS、Raman等方法研究了改性前后碳纤维表面的物理和化学状态、晶体尺寸和表面有...     

改性椰纤维增强聚乳酸复合材料力学性能

目的添加适量椰纤维(CF)改善聚乳酸(PLA)的力学性能,以适应产品的包装。方法采用熔融共混法制备不同CF含量的CF/PLA复合材料。通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察和动态热力学性能测试,探讨添加不同含量的碱洗CF对复合材料力学性能的影响。结果与纯PLA相比,复合材料的拉伸强度降低,冲击强度增大,储能模量增大,玻璃化转变温度降低。当碱洗CF质量分数为3%时,复合材料的冲击强度比纯PLA增加了24%。结论添加CF有利于提高复合材料的力学性能,碱液浸泡更有利于改善CF和PLA基体的界面相容性。     

碳纤维表面特性对兼性及厌氧微生物固着的影响

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维表面含氧官能团的种类和数量对固着在碳纤维表面的兼性反硝化菌平均生物膜的厚度有显著的作用,含氧官能团的数量过多或过少都影响碳纤维表面反硝化菌的固着通过对碳纤维的处理获得适量的表面含氧官能团和平衡含水率,可有效地改善碳纤维表面兼性反硝化菌的固着化行为,有助于使碳纤维表面的反硝化生物膜附着量达到最大值.处于同一水平平衡含水率的碳纤维比有机高分子载体对厌氧甲烷菌的固着能力强;同时,随着表面N、O元素含量的增加,平衡含水率增高,碳纤维载体对厌氧甲烷菌的固着能力减弱.高温空气氧化的PAN基高强度碳纤维是一种生物相容性好、固着化程度高、再生能力强、耐微生物分解和化学腐蚀的优异反硝化菌新型固着化载体,而未经表面处理的PAN基高强度碳纤维则是厌氧甲烷菌优异的固着化载体.