碳纤维表面处理及其对碳纤维/树脂界面影响的研究

碳纤维增强树脂/石墨复合材料是树脂/石墨双极板材料的一个主要研究内容,纤维与树脂间的界面结合是其中的关键问题.综述了碳纤维的氧化处理、偶联剂涂层处理和等离子体处理方法及各种处理方法对碳纤维/树脂界面的影响.对碳纤维的表面处理,可以提高碳纤维与树脂的界面粘接力,获得良好的界面层,达到对界面的优化处理.     

表面处理对碳纤维增强聚乳酸材料界面性能的影响

制备了碳纤维增强聚乳酸（C／PLA）骨折内固定材料，对碳纤维进行了浓硝酸表面处理。测量了C／PLA复合材料的力学性能，并通过XPS分析了表面处理前后碳纤维表面官能团的变化。结果表明，在复合材料界面区发生了某种酯化反应，这是其界面粘结性能得到改善的根本原因。     

碳纤维γ射线辐照处理对其复合材料界面性能的影响

采用γ射线辐照方法对碳纤维（ＣＦ）进行改性,研究了辐照对ＣＦ增强复合材料层间剪切强度（ＩＬＳＳ）、ＣＦ复丝拉伸强度的影响,并使用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）、扭辫分析、微脱粘测试等分析方法,对ＣＦ的表面化学组成和复合材料界面粘合强度进行了表征。结果表明,辐照使ＣＦ表面与环氧涂层发生了化学反应,复合材料界面粘合强度提高,ＩＬＳＳ增大,ＣＦ本体拉伸强度未发生变化。     

碳纤维表面处理对C/PLA复合材料界面粘结强度的影响(Ⅱ)

对硝酸表面处理前后碳纤维增强聚乳酸（Ｃ／ＰＬＡ）复合材料的界面状态进行了研究。重点研究了碳纤维的硝酸表面处理对Ｃ／ＰＬＡ复合材料界面粘结强度的影响以及粘结机理。研究表明,硝酸表面处理可使复合材料的界面粘结强度大幅度增加,复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和剪切强度亦有不同程度的提高。ＸＰＳ研究发现,央纤维与ＰＬＡ基体间有化学反应发生。界面化学反应程度的增加是复合材料界面粘结强度提高的主要原因;此外,碳纤维表面粗糙度的增加也对界面粘结强度的提高有一定的贡献。     

碳纤维表面处理对水泥砂浆性能的影响及其发展方向

阐述了碳纤维表面处理的常用技术,介绍了表面处理对碳纤维的表面结构与性能的影响,重点阐明了碳纤维的表面处理在水泥基复合材料中的应用,指出了碳纤维表面处理及其水泥基复合材料进一步发展的趋势。     

阳极氧化表面处理对碳纤维性能的影响

通过对国产PAN基碳纤维和沥青基碳纤维阳极氧化处理,得到了两种纤维的性能(σ_f,Cox/Cgr,表面形态)随阳极氧化处理条件变化的关系.实验结果表明,阳极氧化能较大地增加碳纤维表面的化学活性和物理活性.碳纤维经阳极氧化后,表面形成①—C—OH,②—C—OH=O,—O—C—O—,③—C=O,④R—CO₃—四种类型的含氧官能团,随阳极电位的升高,表面含氧官能团含量增加.阳极处理后的碳纤维,在其表面形成了微细缺陷,缺陷的形状因纤维的种类不同而不同.阳极电位是影响碳纤维性能最关键的电极参数.     

碳纤维表面嫁接马来酸对碳纤维复合材料力学性能的影响

通过自由基反应在碳纤维的表面嫁接马来酸,通过红外光谱、SEM可以看出马来酸嫁接到碳纤维的表面,嫁接之后的碳纤维与未经表面处理的碳纤维相比,力学性能有了明显的提高,使碳纤维复合材料的层间剪切强度(ILSS)从113MPa增加到127MPa.增加了12.40%,这是因为嫁接之后的碳纤维与未经处理的碳纤维相比,一方面提高了碳纤维的粗糙度,另一方面在碳纤维与环氧树脂之间形成的化学键、分子间作用力、氢键等提高了碳纤维与聚合物基体之间的粘结力,这样通过物理咬合和化学键的共同作用,提高了碳纤维与聚合物基体之间的粘结力.     

碳纤维的表面处理

本文综述了碳纤维的表面结构与性能 ,介绍了两种通用的碳纤维表面处理方法 :电化学氧化法和等离子氧化法 ;同时也总结了碳纤维表面处理对提高碳纤维 /树脂复合材料界面的粘接机理。     

电化学表面处理提高碳纤维复合材料界面性能的机理研究

电化学处理是一种很有效的提高碳纤维及其复合材料界面强度的方法 ,但是 ,其机理现在仍未很清楚。本文综述了 3种不同的观点 ,即 :活性官能团的引入从而提高了碳纤维与树脂基体之间的相互作用力 ;表面薄弱外层的去除 ;以及纤维表面的被刻蚀 ,从而提高了纤维与树脂间的机械作用力。     

碳纤维表面处理及其评价

综述并评价主要碳纤维表面处理方法，如表面清洗，气相氧化、液相氧化、表面涂层及等离子处理等。     

碳纤维阳极表面处理对CF/MDF水泥复合材料性能影响研究

实验结果表明,碳纤维的阳极氧化表面处理是有效改善碳纤维/MDF水泥界面粘结性的方法,不经处理的碳纤维增强MDF水泥复合材料的性能比基体低,阳极氧化表面处理改善了碳纤维/MDF水泥界面的粘结性,使复合材料的性能提高.实验中根据复合材料性能随碳纤维阳极处理条件变化,得到了用于增强MDF水泥的沥青基碳纤维的最佳阳极处理电位.加入2.0wt%最佳电位下处理后的沥青碳纤维,可使CF/MDF水泥复合材料力性σ_f与α_k分别达到116.4MPa和1.63kJ/m2,它比基体对应性能分别提高30%和20%.     

外加电压对沥青碳纤维/ABS树脂复合材料导电性的影响

通用级沥青碳纤维与ABS树脂通过单螺杆挤出机共混后模压成型, 所制复合材料的电阻率随材料中纤维添加量的增多而迅速降低。当复合材料中纤维添加量较少时,材料的电流电压关系不满足欧姆定律所描述的线性关系,材料电阻随外电压的增大而减小。随着纤维含量的增加,材料电流电压关系的线性度逐渐增大。当纤维含量达到40 wt%时,材料电阻不随外电压的增大而变化,材料满足欧姆定律。经外加高电压处理后,材料电阻率发生永久性降低,其电流电压关系的线性度提高。隧道跃迁理论能够较好地解释上述现象。      

石墨纤维阳极氧化表面处理的研究

本文研究了PAN基石墨纤维在四种铵盐电解液中阳极氧化表面处理的工艺条件.用SEM和XPS技术分析了处理前后纤维表面形态的变化,通过复合材料的层间剪切强度(ILSS)对表面处理前后石墨纤维与环氧树脂之间界面粘结强度的改善进行了评价.     

碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料界面性能研究

对PAN基碳纤维在线热氧化表面处理,分析了处理前后碳纤维的表面形貌,通过拉挤成型工艺制备出碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料。对拉挤复合材料的微观结构观察以及力学性能测试表明:碳纤维经表面处理后表面粗糙度增加,与乙烯基酯树脂的界面粘结性明显改善,复合材料的力学性能尤其是层间剪切强度得到显著提高。对不同界面性能的碳纤维复合材料进行动态热机械分析(DMTA),认为界面性能的改善可降低损耗模量,提高复合材料的耐疲劳性能。     

表面氧化处理对炭纤维及炭／炭复合材料力学性能的影响

采用硝酸表面氧化法，对炭纤维进行表面氧化处理，考察了不同的氧化处理时间、温度和浓度对炭纤维及其炭纤维增强复合材料力学性能的影响，提出适宜的表面氧化处理条件是低温（室温）、浓酸（５０％～６５％），短时间（１５ｍｉｎ～６０ｍｉｎ）。     

60Coγ射线辐照对碳纤维表面及其复合材料层间剪切强度的影响

对60Coγ射线辐照处理的PAN 基碳纤维的力学性能、表面形貌及表面结构的变化和其与环氧树脂复合后层间剪切强度进行了初步的研究。60Coγ射线在1×102～ 1×103Gy 辐照剂量时, 使PAN 基中强碳纤维本身的力学性能显著提高; 使碳纤维表面的含氧官能团浓度和石墨化程度得以提高; 由此制备的碳纤维环氧复合材料的层间剪切强度SIL SS提高了31% 左右。而在辐照剂量≥1×104Gy 时, 由于辐照损伤及热效应, 使碳纤维的力学性能下降, 增加了表面的炭化及其撕裂程度,从而减小了碳纤维环氧复合材料的层间剪切强度SIL SS。     

用气相氧化法对碳纤维进行表面处理

碳纤维的表面处理方法很多。我们选择了行之有效的气相氧化法。实验结果表明,碳纤维经气相氧化处理后,不仅可使复合材料的层间剪切强度提高36—56%,而且也可使碳纤维本身的抗拉强度提高11—31%。所以,本法效果显著,可与碳纤维生产线相配套。