冷等离子体处理对PET纤维/环氧复合材料界面改性的研究

采用冷等离子体技术对PET纤维进行表面处理,并采用ESCA对处理前后的纤维表面进行了分析。研究了冷等离子体处理工艺参数对PET纤维/环氧复合材料界面剪切强度、横向拉伸强度的影响。实验结果表明:冷等离子体处理可以使PET纤维表面的氧和氮的极性基团含量增加,从而改善其与树脂的浸润性,进而改善PET纤维/环氧复合材料的界面性能。     

表面冷等离子体改性对纤维抗拉强度的影响

碳纤维和芳纶纤维表面冷等离子体改性的效果甚佳,抗拉强度得到显著的提高。本文还讨论了不同冷等离子体气氛及处理时间对纤维抗拉强度的影响,并提出抗拉强度提高的可能机理。      

表面冷等离子体改性对纤维抗拉强度的影响

碳纤维和芳纶纤维表面冷等离子体改性的效果甚佳,抗拉强度得到显著的提高。本文还讨论了不同冷等离子体气氛及处理时间对纤维抗拉强度的影响,并提出抗拉强度提高的可能机理。     

RTM成型复合材料的界面改性

研究了反应注塑(RTM)成型的复合材料不同层次界面的特点，并分别采用冷等离子处理和超声处理对RTM成型的复合材料界面性能进行改性。结果表明，RTM成型复合材料不同层次界面性能是不同的，通过冷等离子体和超声处理可以提高树脂对纤维增强体的浸润性，进而可以改善复合材料的界面性能，而界面的好坏直接影响RTM成型复合材料的力学性能。     

RTM成型复合材料界面及其改性的研究

界面的好坏直接影响RTM成型复合材料的力学性能。本文研究了RTM成型复合材料不同层次界面的特点，形成机理，并采用冷等离子处理对RTM成型复合材料界面性能进行改性。结果表明，RTM成型复合材料不同层次界面性能是不同的，通过冷等离子体处理可以减少不同层次界面之间的差别，进而可以改善复合材料的力学性能。     

低温等离子体碳纤维表面处理技术研究

采用低温等离子体法对碳纤维表面进行处理,并通过滴水试验、SEM、XPS测试处理效果。与阳极氧化法相比,低温等离子体法能更有效地改变碳纤维的表面性质。滴水试验表明经等离子体处理的碳纤维表面呈极性,与水的润湿性好;SEM测试结果表明,低温等离子体法处理的碳纤维表面沟槽比阳极氧化法的更多,前者表现出更强的表面修饰性;XPS测试结果表明,经等离子体和阳极氧化法处理后的碳纤维表面均含有羧基、羟基、羰基,低温等离子体处理后的碳纤维表面的极性官能团总含量为17%。     

等离子体活化改善碳纤维复合材料浸润性

为了提高碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的浸润性,采用霍尔离子源等离子体放电对复合材料表面进行活化处理,通过接触角测量、金相微观分析和红外光谱分析法,分别探究不同参数(气压、电流、时间)对等离子体活化CFRP浸润性的影响,同时考察活化后复合材料在不同环境中浸润性随时间的变化。研究结果表明,不同参数下活化所得基体表面的浸润性都显著提高;由红外光谱分析可知C—C数量减少,C—O数量增加,酯基数量减少,酮基、羧基和醇羟基数量相应增加,基体表面极性增强,浸润性显著提高。基体表面活化后存在"老化"现象,常温水中保存可以延缓这种现象。     

等离子处理碳纤维织物复合材料的摩擦学性能

将碳纤维织物浸渍-涂层酚醛-缩醛粘结剂树脂,加压固化后制备出碳纤维织物复合材料.分析了摩擦磨损表面和经等离子体处理后碳纤维织物化学组成的变化,研究了摩擦磨损性能、拉伸性能和粘结性能.结果表明,碳纤维织物的磨损分为严重磨损和稳定磨损两个阶段,其中严重磨损阶段的磨损量占了总磨损量的87%.经过等离子体处理后,在碳纤维织物的表面产生了许多活性基团如羰基、羧基、酯基,表面活性元素的含量明显增多;碳纤维织物的浸润性增大,提高了其与粘结剂的结合强度和结合量,增强了织物纤维束间的结合力;固化后与粘结剂构成很好的整体材料,增强了纤维束抗变形和抗断裂能力,使载荷和摩擦力可以平均的分配在纤维上,避免应力集中,从而提高了碳纤维织物复合材料的摩擦学性能和力学性能.     

等离子体处理碳纤维/树脂复合材料

为了提高碳纤维/树脂复合材料的表面浸润性,采用等离子体直接对复合材料进行表面处理,通过接触角测试、拉伸试验、金相显微分析和红外光谱分析,探究了等离子体处理碳纤维/树脂复合材料的最佳处理工艺、处理前后碳纤维/树脂复合材料的力学性能和表面官能团的变化。结果显示:电流、气压和处理时间均对碳纤维/树脂复合材料表面浸润性有明显影响,当电流为1.0A、气压为1.0Pa、处理时间为10min时,表面浸润性最佳;处理后碳纤维/树脂复合材料的拉伸强度没有减小,反而提高了8%。红外光谱分析显示处理后碳纤维/树脂复合材料表面酯基链发生断裂,酯基数量降低,相应形成更多的酮基、羧基和醇羟基,表面极性增强,浸润性显著提高。研究解决了碳纤维/树脂复合材料表面呈惰性的问题,为其表面功能涂层制备奠定了基础。     

碳纤维预成型立体织物纤维表面处理及效果评价

对三维正交编织碳预成型物中的纤维表面进行了空气等离子体处理研究,采用微脱粘技术评价了其复合材料的界面结合性能.结果表明,处理后复合材料的界面结合性能有较大幅度的提高,并且织物表层区域纤维表面与织物内部区域纤维表面改性效果基本等同.同时,分析了等离子体处理对碳纤维单丝本体强度的影响.     

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.     

超高分子量聚乙烯纤维的低温等离子处理

研究了超高分子量聚乙烯纤维的低温等离子表面处理。经低温等离子处理,超高分子量聚乙烯纤维对乙二醇的浸润性提高,接触角降低,纤维表面产生了活性自由基,纤维对亚甲基蓝的吸附性增强。等离子处理使纤维含氧量增加,表面产生沟槽,比表面积增大,纤维/环氧复合材料的层间剪切强度提高3倍以上。     

电化学改性对PAN基碳纤维表面状态的影响

采用电化学氧化法对聚丙烯腈(PAN) 基碳纤维进行表面改性, 利用扫描电子显微镜(SEM) 、原子力显微镜(AFM) 、X 射线光电子能谱(XPS) 和X 射线衍射(XRD) 对改性后的碳纤维表面状态进行了研究。同时探讨了碳纤维表面状态与其抗拉强度及其复合材料力学性能的关联。研究结果表明, 碳纤维经电化学氧化后, 表面的粗糙度提高了1.1 倍; 表面碳含量降低了9.7 %, 氧含量提高了53.8 %, 氮含量增加了7.5 倍, 羟基和羰基含量也有不同程度的提高; 表面取向指数减小了1.5 %, 表面微晶尺寸减小, 表面活性碳原子数增加了78 %。电化学氧化法的刻蚀作用致使碳纤维拉伸强度降低了8.1 %, 但同时也改善了碳纤维表面的物理性质和化学性质, 提高了碳纤维与树脂间的粘结性, 使复合材料的ILSS 提高26 %。      

碳密封涂覆光纤在编织复合材料中的应用

碳密封涂覆光纤由于具有良好的强度性能和抗疲劳能力,已应用于海底光缆、军用制导光纤以及苛刻环境下的光纤传感系统中。本文作者研究了碳密封涂覆光纤在三维碳/环氧编织复合材料中的应用。将该光纤成功地编入编织复合材料试件并成型。对该光纤在编织前、后以及成型后的光学性能进行了测试。设计了使用碳密封涂覆光纤的偏振式光纤传感器,并用其对试件处于弯曲受力状态的情况进行了测试。     

等离子体处理PET纤维表面形态结构的研究

用广角Ｘ射线衍射仪（ＷＡＸＤ）、扫描电子显微镜（ＳＥＭ）研究了经不同等离子体条件处理的ＰＥＴ纤维表面形态结构的变化。结果表明，随着功率增大、时间增长和压力增大，等离子对ＰＥＴ纤维刻蚀逐步加深，刻蚀作用由非晶区向晶区发展，结晶度亦随之增大，不同气体对ＰＥＴ纤维的刻蚀作用依次为氧气＞空气≈氩气＞氮气。     

MPCVD法在碳纤维上制备碳纳米管

利用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法在碳纤维上制备了碳纳米管,并在此基础上系统地研究了微波功率、反应时间、催化剂前驱体的吸附时间以及吸附浓度对碳纳米管生长的影响.采用扫描电子显微镜（SEM）对样品的表面形貌进行表征.结果表明,微波功率、反应时间对碳纳米管的形貌有很大影响,此外,随着吸附时间的增加,碳纳米管的生长速度快且产量高;吸附浓度很大时,碳纤维表面上产生了大量的无定形碳和石墨,严重影响了碳纳米管的生长质量.