碳纖維表面處理工藝改進研究.pdf

1、碳纖維及其復合材料在航空航天、軍事、交通運輸、體育器材等方面的應用體現(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，極大地影響了碳纖維與基體的復合效果。所以要對碳纖維進行表面處理，目前工業(yè)生產(chǎn)上一般使用陽極氧化法處理碳纖維，陽極氧化容易對碳纖維產(chǎn)生過度刻蝕，影響碳纖維的強度。
　　 本研究過程中受到了電化學誘導退火(Electrochemically Induced Annealing，EJA)技術的啟發(fā)，將正負交變的陰

2、陽極恒電位極化應用于碳纖維表面處理中，研究發(fā)現(xiàn)，無論采用何種處理參數(shù)，經(jīng)過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。
　　 當以硫酸水溶液為電解質溶液時，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;在本試驗所選擇的三因素中電解液濃度對碳纖維直徑、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合材料的強度。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)對碳纖維復絲拉伸強度的影響大小為:處理時間＞溫度＞電解液濃度。碳纖維的復絲拉伸強度由表面溝槽、表面官能團、晶粒尺寸等多方面因素共同決定;各參數(shù)對ILSS的影響程度:電解液濃度＞處理時間＞溫度。
　　 本文還選取了H3PO4、Na2SO4、Na3PO4、NH4HCO3的水溶液為電解液，研究電化學陰陽極交變恒電位極化處理對

4、碳纖維及其復合材料的影響，研究時每種電解液的濃度和溫度一定但處理時間不同，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，含氧官能團總量升高，但復絲拉伸強度有所降低，而層間剪切強度升高。
　　 通過對所選五種電解液處理后復絲拉伸強度的綜合分析，只有硫酸溶液使碳纖維復絲拉伸強度提高，其他電解液處理后均不利于碳纖維復絲拉伸強度的升高，且處理后的碳纖維復絲拉伸強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