气液双效法对炭纤维力学性能的影响

讨论了气液双效法表面处理对炭纤维力学性能,特别是对抗拉强度和断裂伸长的影响。证明气液双效法表面处理能明显提高炭纤维的抗拉强度和断裂伸长、其效果与浸润涂层后炭纤维的增重量和气相氧化程度有关。对抗拉强度较低的炭纤维其补强效果更好。     

从断裂模式分析CFRP的界面性质

从炭纤维增强树脂基复合材料的剪切断裂模式出发，讨论了炭纤维经瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理后，ＣＦＲＰ的断裂模式与界面性质的关系。证明气液双效法表面处理炭法纤维所制ＣＦＲＰ与空气氧化法表面处理后的ＣＦＲＰ相比不仅增加了ＣＦＲＰ界面粘结强度，其ＩＬＳＳ可能达到了９０－１１０ＭＰａ，而且增加了ＣＦＲＰ的断裂韧性。     

XRD对表面处理炭纤维表面结构的分析

利用XRD分析了瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理对炭纤维表面结构，特别是激昂厚度的变化。结果表明经表面处理后炭纤维表面有细晶化的趋势，这将有利于CFRP的界面粘结。     

RAMAN光谱对表面处理炭纤维表面结构的分析

利用Raman光谱分析了瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理对炭纤维表面结构，特别是微晶大小和表面无化程度的变化。得出经表面处理后炭纤维表面有细晶化和无序化程度增加的趋势，这将有利于CFRP的界面粘结和层间剪切强度的提高。     

炭纤维空气氧化动力学分析

应用均匀减厚模型和自催化模型以及Sestak和Satava分别提出的许多不同的机理函数,对空气氧化和气液双效法表面处理CF表面的空气氧化进行动力学分析。结果表明炭纤维空气氧化符合均匀减厚收缩模型和FI反应动力学模型。     

XPS对瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理炭纤维的分析

利用XPS研究了瞬时高温空气氧化法和气液双效法表面处理炭纤维的表面氧含量和含氧官能团的变化。表明,经表面处理后,炭纤维表明氧含量增加。羧基减少,但羰基或羟基的增加增强了CFRP界面的粘结情况,提高了CFRP的层间剪切强度。并对上述两种方法进行了比较。发现羟基是增强CFRP界面粘结强度的主要基因;羰基可能是增强CFRP断裂韧性的基因。     

高温空气氧化对炭纤维力学性能的影响

讨论了炭纤维瞬时高温空气氧化对炭纤维力学性能的影响，特别是对抗拉强度的影响。结果表明在合适的空气氧化条件下，空气氧化表面处理能提高炭纤维的抗拉强度，但是其操作范围很小，不易稳定。     

电解氧化刻蚀提高抗拉强度的研究

用电解氧化刻蚀的方法，对通用级（类似T－300型）PAN基炭纤维进行处理。研究了电解电流密度、电解液浓度、电解处理时间对炭纤维抗拉强度的影响。结果表明：在优化工艺条件下，炭纤维的抗拉强度可由3.73GPa提高到5.21GPa。利用X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、氮气吸附法等测定了处理前后炭纤维的微晶尺寸、表面官能团、表面形貌、比表面积和表面孔径的变化，探讨了电解氧化刻蚀提高炭纤维抗拉强度的机理。     

空气氧化刻蚀提高PAN基炭纤维抗拉强度的研究

用空气氧化刻蚀（附浸渍预处理）的方法对通用级（类似T－300）PAN基炭纤维进行处理。以NaOH,HNO3,H2SO4,(H2SO4 KMnO4)为浸渍液，研究了直接空气氧化刻蚀中的氧化温度，氧化时间，浸渍液浓度等因素对炭纤维抗拉强度的影响。结果表明：在优化工艺条件下，炭纤维的抗拉强度可由3．73GPa提高到4．52GPa。     

KOH-浸渍-还原法在炭纤维表面制备不同金属纳米催化剂涂层及其应用

为了催化炭纤维原位生长纳米炭纤维／纳米碳管，研究纳米炭纤维／纳米碳管在炭／炭复合材料中的应用，采用KOH-浸渍-还原法在炭纤维上制备纳米催化剂颗粒。首先用KOH处理炭纤维改变其形貌，然后将炭纤维分别在硝酸钴和硝酸镍催化剂前驱体溶液中浸渍，干燥，再用H2气还原制得催化剂颗粒，最后催化热解CO在炭纤维上原位生长纳米炭纤维／纳米碳管。结果表明：KOH处理能使炭纤维表面变得凹凸不平，有效的阻止了催化剂前驱体液体的流动，使涂层均匀；浸渍-还原法能获得粒径小、均匀、适合纳米炭纤维生长的金属颗粒；与Co纳米颗粒相比，Ni分散效果和催化效果更好。     

用煤焦油研制通用级沥青炭纤维

以武钢煤焦油为原料,通过原料净化、可纺沥青的调制、沥青纺丝、沥青纤维不溶化和不熔化纤纤维炭化工艺研制通用级炭纤维。所得通用级沥青炭纤维样品平均直径为１１．６μｍ,平均抗拉强度为９０５ＭＰａ,平均模量为４２．２ＧＰａ,平均断裂伸长为２．１４％。     

CVD碳化硅薄膜对炭纤维表面结构和性能的影响

以三氯甲基硅烷(CH3SiCl3,MTS)为碳化硅源,采用化学气相沉积(CVD)的方法,在去胶炭纤维表面沉积一层碳化硅薄膜。采用SEM及N2等温吸附观察的方法,分析了薄膜处理对炭纤维表面结构的影响。结果表明:CVD碳化硅薄膜能够修复炭纤维表面的微孔和裂纹等缺陷,使纤维表面更光滑,可以改变纤维的表面结构特性,使炭纤维的BET比表面积和BJH累积孔体积降低,从而降低炭纤维表面吸附能力。采用单丝拉伸试验机进行力学分析,通过干烧对比实验发现:在CVD过程中,考虑沉积气氛对纤维损伤的影响,炭纤维在CVD碳化硅薄膜修复后,抗拉强度和弹性模量分别提高了6.7%和8.2%。     

硝酸对HTA炭纤维表面形貌和力学性能的影响

为了提高炭纤维（CF）的表面性能和拉伸强度，用浓度为65％的HNO3对HTA炭纤维的表面进行不同时间的氧化处理。采用SEM观察炭纤维表面形貌的变化，用BET吸附研究比表面积和平均孔径的变化，并进行力学性能检测。结果表明：随着炭纤维表面氧化时间的延长，由于氧化刻蚀的不断加剧，炭纤维表面先粗糙后光滑，比表面积先增大后减小，拉伸强度先增大后减小，最后增加。当硝酸处理时间为15min时，炭纤维的表面性能和拉伸强度最好。     

中间相沥青炭纤维研究

本文采用石油重质渣油，通过加压－减压两段热缩聚方法调制中间相沥青，并对其进行了收率测算，元素分析，红外光谱分析、热台偏光显微镜观查等，研究了其组成和结构。将上述纤维经单孔纺丝、预氧化、炭化处理后，利用扫描电镜研究了所得炭纤维的横截面形态结构。实验结果表明：两段式热缩聚可获得中间相含量高、收率、热稳定性及可纺性好的中间相沥青。由该沥青制备的炭纤维横截面呈洋葱皮形态结构，平均直径１０μｍ，拉伸强度１．７８８ＧＰａ，断裂伸长１．１％。     

实验室用光氧化法炭纤维表面处理装置

在实验室建立了一套炭纤维紫外线臭氧表面处理装置，使效果令人满意。实验结果表明，紫外线与臭氧共同作用对于增加纤维表面值Ｏ／Ｃ，改善炭纤维表面化学活性效果十分显著。     

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。     

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     

电化学氧化处理对2D炭布叠层C／C复合材料弯曲性能的影响

采用电化学氧化法对炭纤维进行表面改性处理,利用扫描电子显微镜(SEM)对炭纤维表面改性效果进行了分析.研究结果表明,炭纤维经过适当的电化学氧化处理后,表面粗糙度和比表面积增大.采用热压烧结法制备了C/C复合材料,与未处理的炭纤维相比,用处理过的炭纤维制备的C/C复合材料抗弯强度提高了近一倍;氧化时间对C/C复合材料的抗弯强度影响最显著,其次是电解质浓度,电流密度的影响最小;不同处理条件对C/C复合材料的密度影响很小.     

炭纤维表面处理对CF／PMR—15复合材料力学性能的影响

研究了炭纤维表面不同处理方法对复合材料力学性能的影响,采用等离子体和等离子体接枝技术对炭纤维表面进行处理后,CF／PMR－15复合材料的界面剪切强度与层间剪切强度均有所提高,随着界面状态的改善,界面剪切强度提高的幅度比层间剪切强度提高的大,本文为指导炭纤维的表面处理,评价处理效果,进一步预报复合材料的宏观性能打下了基础。     

C型炭纤维阳极氧化处理及其增强ABS复合材料的研究

以NH4NO3为电解质,对C型通用级沥青基炭纤维在不同条件下进行阳极氧化表面处理,并通过SEM、力学性能测试等方法考察了纤维及其复合材料的性能,发现经氧化处理后,炭纤维表面粗糙度和含氧官能团如C-O、C=O、COOH等数目明显增大,CF/ABS复合材料的界面粘结性得到有效地改善;复合材料的拉伸强度、弯曲强度及模量有所提高,断裂形式由纤维拔出转变为纤维断裂。