碳纖維表面金屬化及其性能研究.pdf

1、碳纖維在民用工業(yè)、生物材料、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。碳纖維與高分子材料復(fù)合是制作導(dǎo)電材料的主要手段之一，碳纖維的本身阻值相對(duì)較大，因而如何用金屬鍍層方法提高碳纖維的導(dǎo)電性也是碳纖維改性的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)碳纖維的表面進(jìn)行金屬化處理，可以提高它的導(dǎo)電性能，而且碳纖維原有的優(yōu)點(diǎn)保持不變。本課題通過(guò)化學(xué)鍍工藝，在碳纖維表面沉積金屬鍍層，采用掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、電導(dǎo)率儀、火焰原子吸收分光光度計(jì)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算等

2、表征手段、方法研究鍍層和鍍液的性能。
　　碳纖維的前處理。研究了不同的表面活性劑對(duì)碳纖維的分散效果，結(jié)果表明聚乙二醇對(duì)碳纖維的分散不完全，部分碳纖維粘結(jié)在一起；十二烷基苯磺酸對(duì)碳纖維的分散相對(duì)聚乙二醇的好些，仍不能使其完全分散開，只是部分纖維兩三根地粘結(jié)在一起；十二烷基硫酸鈉能夠使碳纖維完全分散開，其對(duì)碳纖維的分散效果最佳。通過(guò)對(duì)碳纖維的粗化實(shí)驗(yàn)確定了粗化的最佳時(shí)間為10min。對(duì)碳纖維的活化進(jìn)行了研究，確定在70℃下膠體鈀活化1

3、0min的效果最佳，碳纖維的表面含具有催化活性鈀微粒。
　　碳纖維化學(xué)鍍銅。研究化學(xué)鍍銅溶液中各因素對(duì)碳纖維化學(xué)鍍的影響，確定化學(xué)鍍銅的最佳工藝條件：硫酸銅(CuSO4·5H2O)10 g/L；甲醛(37％HCHO)13mL/L；EDTA二鈉(Na2EDTA)15g/L；酒石酸鉀鈉20g/L；氫氧化鈉(NaOH)12g/L；硫脲0.2mL；操作條件：（pH=12.5；溫度：45℃；時(shí)間：20min）。不同溫度下，研究了碳纖維化學(xué)鍍

4、溶液中Cu2+濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系，對(duì)化學(xué)鍍反應(yīng)過(guò)程分析計(jì)算，得出碳纖維化學(xué)鍍銅反應(yīng)的活化能為Ea=32.68kJ/mol。研究了不同質(zhì)量的碳纖維及鍍銅碳纖維在80mL蒸餾水中分散的電導(dǎo)率，得出纖維的電導(dǎo)率隨著加入量的增加而增加，但是當(dāng)纖維加入量超過(guò)0.08g時(shí)電導(dǎo)率雖仍增加但是纖維在80mL的蒸餾水中將不能完全分散，由此得出碳纖維在80mL蒸餾水中的最佳加入量為0.08g，碳纖維及鍍銅碳纖維相對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)率值分別為12.5μs/cm、2

5、0.5μs/cm，碳纖維化學(xué)鍍后導(dǎo)電性明顯提高。
　　碳纖維化學(xué)鍍鎳。研究化學(xué)鍍鎳溶液中各因素對(duì)碳纖維化學(xué)鍍的影響，確定化學(xué)鍍鎳的最佳工藝條件：硫酸鎳（NiSO4）30g/L，次亞磷酸鈉（NaH2PO2）30g/L，乳酸25mL/L，硫脲、醋酸鉛微量，操作條件：（pH=4.5；溫度：70℃；時(shí)間：20min）。不同溫度下，研究了碳纖維化學(xué)鍍?nèi)芤褐?Ni2+濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系，分析計(jì)算得出碳纖維化學(xué)鍍鎳反應(yīng)的活化能為Ea=11.1