粘胶基碳纤维连续式电化学氧化表面处理（1）：碳纤维表面的物理 …

本文报道了用连续式电化学氧化表面处理粘胶基碳纤维表面,并测定了处理后碳纤维的单丝强度,表面浸润性,表面活性官能团含量及表面形貌等表面物理化学性能。结果表明：粘胶基碳纤维经电化学氧化表面处理可以有效地在表面主生活性官能团和提高表面粗糙度,从而有效地提高表面润湿性,但经处理后单丝强度较易下降,因此需精确控制处理的条件。     

粘胶基碳纤维连续式电化学氧化表面处理(Ⅱ)碳纤维增强复合材料的界面

本文用短支梁三点弯曲法及Fragment法测定了连续式电氧化处理粘胶基碳纤维与酚醛树脂及环氧树脂复合材料界面粘合性 ,并用SEM观察了其界面的形貌。结果表明 :在本试验范围内经电化学氧化处理可以使粘胶基碳纤维 /酚醛树脂复合材料界面的粘合强度提高25 % ,而粘胶基碳纤维 /环氧树脂复合材料界面的粘合强度可提高100 %。这可能是由于环氧树脂可与碳纤维表面的官能团形成化学键的原因。     

粘胶基碳纤维连续式电化学氧化表面处理：（Ⅱ）碳纤维增强复合材 …

本文用短支梁三点弯曲法及Ｆｒａｇｍｅｎｔ法测定了连续式电氧化处理粘胶基碳纤维与酚醛树脂及环氧树脂复合材料界面粘合性,并用ＳＥＭ观察了其界面的形貌。结果表明：在本试验范围内经电化学中以使粘胶基碳纤维／酚醛树脂复合材料界面的粘合强度提高２５％,而粘胶基碳纤维／环氧树脂复合材料界面的粘合强度可提高１００％。这可能是由于环氧树脂可与碳纤维表面的官能团形成化学键的原因。     

臭氧处理对碳纤维表面及其复合材料性能的影响

利用X射线光电子能谱(XPS)研究了碳纤维经臭氧(O3)氧化处理后表面元素组成及表面官能团的变化，结果发现，O3表面处理主要增加了碳纤维表面上的羟基或醚基官能团；研究了表面O3氧化处理对复合材料力学性能的影响，结果表明，碳纤维经O3氧化处理后明显改善了碳纤维与环氧树脂间的界面粘结，其复合材料的层间剪切强度明显提高。     

碳纤维表面电化学氧化的研究

主要采用电化学氧化法对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行连续氧化处理,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和动态力学热分析(DMTA)对碳纤维表面处理效果进行了研究。SEM表面形貌研究结果表明,碳纤维经电化学氧化处理后,其表面的粗糙度和比表面积增大。XPS表面化学分析表明,经电化学氧化处理后的碳纤维表面羟基含量提高55％,活性碳原子数增加18％。DMTA谱图表明经电化学氧化处理的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)其玻璃化温度(Tg)提高5℃、损耗角正切(tanδ)较未处理的降低30％。定量计算出的界面黏结参数A和α与CHRP的层间剪切强度(ILSS)所反映的碳纤维与树脂间界面黏结效果是一致的。研究结果表明,采用适当的处理条件可使CFRP的ILSS提高20％以上。     

PAN基高模碳纤维阳极氧化的表面处理

采用阳极氧化法对PAN基高模碳纤维进行连续表面处理,重点研究了氧化电流密度对碳纤维宏观力学性能、表面形貌、表面酸性官能团以及碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层间剪切强度(ILSS)的影响。结果表明,电流密度对纤维力学性能、表面形貌影响不大;氧化后纤维表面总的酸性官能团显著提高,最大增幅达13倍左右;适当的处理条件可使CFRP的ILSS从28.4 MPa提高到80 MPa以上。     

碳纤维表面处理技术研究进展

介绍了在碳纤维增强树脂基复合材料中常用的碳纤维表面处理技术,以及不同处理方式对碳纤维力学性能及其增强的聚合物复合材料力学性能的影响。比较了各种表面处理技术的优缺点,并分析了碳纤维表面处理技术的发展趋势。目前,碳纤维的表面处理技术主要有电化学氧化法、偶联剂涂层处理、气相氧化法、液相氧化法和等离子体处理,其中,气相氧化法是目前比较常用的方法,电化学氧化法是目前唯一能够在碳纤维制备时可在线连续运行的技术,且经电化学氧化处理过的碳纤维增强树脂基复合材料的整体性能均得到提高。采用碳纳米管和石墨烯等碳纳米材料对碳纤维进行表面处理已成为新的研究热点,碳纤维表面处理的低成本化、绿色化和连续生产化将是今后的重点研究方向。     

电化学氧化对碳纤维表面性质的影响

用电化学氧化处理了碳纤维,并进行了红外光谱,浸润实验,拔出实验和循环伏安实验测定。结果发现,经过电化学氧化处理,碳纤维的表面接上了丰富的官能团,大量活性碳原子被剥离出来,浸润性质明显改善,拔出强度提高了33%,在溶液中电化学响应明显改善,适合作为电化学分析电极。     

酸碱不同电解质对碳纤维阳极氧化表面处理的研究

以碳酸氢铵和硫酸为电解质,采用阳极氧化表面处理法对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行表面处理,对表面处理时间进行了对比研究,获取了S-酸和S-碱2个系列样品,经研究发现,碳纤维在碳酸氢铵电解质中处理时间80s时,同在硫酸电解质中处理时间为5s所取得到的拉伸强度、层间剪切强度基本相当。通过对样品的微观表面、表面官能团的分析,发现2种电解质在PAN基碳纤维表面发生的氧化反应不同,S-酸系列样品表面官能团多生成羟基和醚基,S-碱系列样品表面团多生成羰基。     

碳纤维表面胺基化处理提高复合材料的界面粘合性

本文用化学反应法在电化学氧化表面处理的碳纤维表面引入一系列多胺基化合物,用Ｆｒａｇｍｅｎｔ法测定了胺基化表面处理的碳纤维与环氧树脂的界面粘合强度;未处理的碳纤维界面粘合强度为７．６１ＭＰａ电化学氧化表面处理后提高到了１２．８ＭＰａ,而经不同胺处理后其值为１４．８３ＭＰａ￣３１．５０ＭＰａ。     

炭纤维表面处理综述

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

碳纤维表面的XPS表征

较详细介绍了ＸＰＳ技术在碳纤维表面化学表征中的应用。ＸＰＳ作为一种新型表面分析手段，能够给出碳纤维经不同的表面处理方法处理后纤维的表面化学组成及其结构信息，有助于了解碳纤维和聚合物树脂间的键合机理，改善纤维与树脂间的粘接性能。     

炭纤维表面处理对短炭纤维增强炭基复合材料强度的影响

为了增强炭纤维的表面活性,提高炭纤维与基体炭的结合强度,用浓硝酸对炭纤维进行了表面氧化处理。考察了处理时间和处理温度对短炭纤维增强炭基复合材料（ＳＣＦＲＣ）力学性能的影响;用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对ＳＣＦＲＣ的弯曲断面进行了观察。结果表明：对炭纤维进行表面处理可以提高其与基体炭的结合强度,炭纤维与基体炭的结合强度以及ＳＣＦＲＣ的抗弯强度均随着炭纤维氧化处理时间的增加和处理温度的升高而增大     

INFLUENCE OF SURFACE TREATMENT ON THE STRENGTH OF SHORT CARBON FIBER REINFORCED CARBON COMPOSITE

为了增强炭纤维的表面活性,提高炭纤维与基体炭的结合强度,用浓硝酸对炭纤维进行了表面氧化处理。考察了处理时间和处理温度对短炭纤维增强炭基复合材料（SCFRC）力学性能的影响;用扫描电子显微镜（SEM）对SCFRC的弯曲断面进行了观察。结果表明对炭纤维进行表面处理可以提高其与基体炭的结合强度,炭纤维与基体炭的结合强度以及SCFRC的抗弯强度均随着炭纤维氧化处理时间的增加和处理温度的升高而增大。     

表面热处理碳纤维及其增强水泥基复合材料的电磁屏蔽性能

在1200℃左右,将短切碳纤维进行化学气相沉积处理后,制成碳纤维增强水泥基复合材料.对处理后的碳纤维表面形貌及复合材料样品的断面进行了扫描电镜观察,利用海军研究实验室弓型反射率测试系统测试了碳纤维质量掺量为0.2%,0.5%,0.6%,1.0%时,复合材料试样在C,X,Ku波段对电磁波的反射率.结果表明:高温热处理改变了碳纤维的表面形貌,增强了纤维与基体之间的界面结合力,改善了复合材料的电磁屏蔽性能.当碳纤维掺量为0.2%时,在上述3个波段均出现最小反射率,复合材料主要吸收电磁波;当碳纤维掺量为0.5%时,复合材料主要反射电磁波.     

PAN基碳纤维的表面改性研究

研究以ＮａＯＨ为电解质溶液，采用阳极氧化法对国产中强低模ＰＡＮ基碳纤维进行表面处理时，阳极氧化电流强度，时间和溶液浓度等因素对碳纤维力学性能的影响，并对力学笥能变化的原因进行了初步探讨。结果表明，控制适宜的阳极氧化条件可以提高碳纤维的拉伸强度。     

XPS在炭纤维表面研究中的应用

XPS是研究炭纤维表面元素组成及官能团种类的有力工具,对炭纤维表面进行不同深度的分析,能够深入了解炭纤维表面的氧化过程和氧化机制。化学改性方法的使用一定程度上弥补了XPS在定量方面的不足。通过与SIMS相结合,可以更有效地研究炭纤维表面元素与官能团的组成,以及炭纤维与树脂基体间的反应。     

活性炭纤维吸附性能和表面结构的研究

以聚丙烯腈预氧毡为原料,使用水为活化剂制得活性炭纤维。20℃时,考察了活性炭纤维对碘、苯酚和亚甲基蓝的吸附性能。并与颗粒活性炭的吸附性能作了比较,结果表明：活性炭纤维的吸附能力比颗粒活性炭的吸附能力强,吸附速率快2～5倍,表面分析表明：活性炭纤维表面含有许多种官能团。并有较好的热稳定性。     

碳纤维的表面处理对其力学性能和结构的影响

通过X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱、X射线电子能谱及电子拉力等分析表明,硝酸、空气中氧化、烧灼等处理可使中强碳纤维的力学性能得到改善.硝酸处理使碳纤维表面产生氧化形成一些活性基团和表面粗化.而空气中氧化、灼烧等处理未能改变碳纤维的表面化学结构.