常壓等離子體處理對國產(chǎn)PAN基碳纖維表面性能影響的研究.pdf

1、本實驗以4，4＇-二苯氨基醚(4，4＇-ODA)和3，3＇，4，4＇-二苯醚四羧酸二酐(ODPA)為單體原料，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)為溶劑制備耐高溫聚合物基體聚酰亞胺（Polyimide，PI）樹脂，通過包埋國產(chǎn)PAN基碳纖維，制成聚酰亞胺基單纖復(fù)合材料。PAN基碳纖維根據(jù)隨機數(shù)制樣，利用He/O2常壓等離子體技術(shù)對其表面進行0s，4s，8s，16s，32s的改性處理，并通過掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線光電子能譜(XPS

2、)、動態(tài)接觸角測試(DCAT)來分析討論不同等離子體處理時間0s、4s、8s、16s、32s對碳纖維表面形貌、表面元素組成以及表面潤濕性能的影響及變化規(guī)律。實驗結(jié)果表明:He/O2常壓等離子體處理時間為16s時，在纖維表面引入了大量的含氧基團，表面極性基團含量得到提高;同時He/O2等離子體處理對纖維表面產(chǎn)生清潔作用，并隨著等離子體處理時間的延長，表面刻蝕程度加大，在32s處理時間時溝槽略有加深;同時從PAN基碳纖維表面能的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)

3、，隨著處理時間的增加，表面能呈現(xiàn)增大趨勢，當(dāng)?shù)入x子體處理時間為32s，其表面能達到最大值，此時潤濕性最好。
　　 采用Weibull理論評價碳纖維拉伸測試數(shù)據(jù)，以界面剪切強度(IFSS)表征PAN基碳纖維聚酰亞胺基單纖復(fù)合材料的界面粘結(jié)強度。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)入x子體處理時間一定時，拉伸隔距越小，纖維拉伸強度越大，分散性越低;當(dāng)測試隔距一定時，等離子體處理對纖維的強度及分散性影響不大，在5mm和10mm隔距下，碳纖維的拉伸強度反而略

4、微有所上升。在10mm拉伸測試隔距下，等離子體處理時間為16s時，PAN基碳纖維聚酰亞胺基單纖復(fù)合材料的界面剪切強度從107.1Mpa提高到147.9Mpa，提高了38.0％。當(dāng)處理時間達到32s時，單纖復(fù)合材料的界面剪切強度僅提高了23.0％。可見過長的處理時間會削弱等離子體處理界面粘結(jié)性能的提高，因此要對處理時間長度加以合理控制。
　　 綜上所述，He/O2常壓等離子對PAN基碳纖維表面以及界面改性的效果是十分顯著的。界面剪