碳纖維表面處理工藝改進(jìn)研究.pdf

1、碳纖維及其復(fù)合材料在航空航天、軍事、交通運(yùn)輸、體育器材等方面的應(yīng)用體現(xiàn)了其優(yōu)越性能。但由于碳纖維表面惰性大，缺少活性官能團(tuán)，極大地影響了碳纖維與基體的復(fù)合效果。所以要對(duì)碳纖維進(jìn)行表面處理，目前工業(yè)生產(chǎn)上一般使用陽(yáng)極氧化法處理碳纖維，陽(yáng)極氧化容易對(duì)碳纖維產(chǎn)生過(guò)度刻蝕，影響碳纖維的強(qiáng)度。
　　 本研究過(guò)程中受到了電化學(xué)誘導(dǎo)退火(Electrochemically Induced Annealing，EJA)技術(shù)的啟發(fā)，將正負(fù)交變的陰

2、陽(yáng)極恒電位極化應(yīng)用于碳纖維表面處理中，研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論采用何種處理參數(shù)，經(jīng)過(guò)處理的碳纖維表面變得粗糙，表面沿碳纖維軸向的條紋變得更加明顯，有利于碳纖維與基體間的物理錨定作用的提高。
　　 當(dāng)以硫酸水溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，處理后的碳纖維比未處理的直徑增大，表面含氧量升高，含氧官能團(tuán)總量升高，其中COOH含量明顯升高，而C-OH含量略有降低;在本試驗(yàn)所選擇的三因素中電解液濃度對(duì)碳纖維直徑、氧含量、C-OH含量、COOH含量的影響均最大。

3、含氧量和COOH的提高有利于提高碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度。處理后碳纖維的層間距d(002)和堆垛厚度增大。各處理參數(shù)對(duì)碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度的影響大小為:處理時(shí)間＞溫度＞電解液濃度。碳纖維的復(fù)絲拉伸強(qiáng)度由表面溝槽、表面官能團(tuán)、晶粒尺寸等多方面因素共同決定;各參數(shù)對(duì)ILSS的影響程度:電解液濃度＞處理時(shí)間＞溫度。
　　 本文還選取了H3PO4、Na2SO4、Na3PO4、NH4HCO3的水溶液為電解液，研究電化學(xué)陰陽(yáng)極交變恒電位極化處理對(duì)

4、碳纖維及其復(fù)合材料的影響，研究時(shí)每種電解液的濃度和溫度一定但處理時(shí)間不同，處理后的碳纖維比未處理的直徑增大，表面含氧量基本升高，含氧官能團(tuán)總量升高，但復(fù)絲拉伸強(qiáng)度有所降低，而層間剪切強(qiáng)度升高。
　　 通過(guò)對(duì)所選五種電解液處理后復(fù)絲拉伸強(qiáng)度的綜合分析，只有硫酸溶液使碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度提高，其他電解液處理后均不利于碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度的升高，且處理后的碳纖維復(fù)絲拉伸強(qiáng)度大小與碳纖維表面COOH含量變化規(guī)律一致，表面COOH含量高的試樣