碳化纖維的表面化學(xué)改性及吸附性能研究.pdf

1、碳化纖維表面的化學(xué)改性，不但可以為碳化纖維的功能化利用開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域，也將為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的設(shè)計和制備，增強(qiáng)碳纖維與基體的界面結(jié)合力提供有益的技術(shù)指導(dǎo)。 本文研究了250℃低溫半碳化的聚丙烯腈纖維和900℃高溫炭化活化的黏膠基活性碳纖維的表面氧化或接枝改性效果。利用硝酸氧化、燃燒法、等離子體處理、輻照接枝四種方法對炭化纖維進(jìn)行了表面化學(xué)改性。研究了硝酸氧化、燃燒法和等離子體法三種方法對活性碳纖維的化學(xué)修飾效果。制備了含有豐

2、富有機(jī)基團(tuán)的多孔炭纖維或半炭化離子交換纖維。探討了工藝條件對改性碳化纖維的結(jié)構(gòu)的影響，利用紅外光譜、熱重、單絲拉伸、掃描電鏡、原子吸收法等方法對樣品的物理化學(xué)性能進(jìn)行了表征，評價了改性碳化纖維的吸附和離子交換性能。 研究結(jié)果表明，利用硝酸氧化法處理半碳化的聚丙烯腈基纖維，可制備一種新型的弱酸性的半碳化纖維，該纖維表面氧化性基團(tuán)含量達(dá)到3．78mmol/g，并且具有良好的熱穩(wěn)定性。燃燒法、等離子體處理和硝酸氧化三種方法的改性效果比

3、較表明，就纖維表面氧化性基團(tuán)的含量、力學(xué)性能及其對Pb2+的吸附性能等方面來說，硝酸氧化法可獲得最好的改性效果。硝酸處理后，纖維表面氧化性基團(tuán)含量達(dá)到3．90mg/g，拉伸強(qiáng)度為原纖維的58．6％，而對Pb2+的吸附能力為原纖維的1．6倍。利用共輻照接枝法可以成功的在活性碳纖維表面接枝丙烯腈（AN）單體，根據(jù)熱重分析結(jié)果，接枝率超過12％。反應(yīng)體系中DVB的加入可增加AN的接枝效率。經(jīng)過偕胺肟化處理后，對H92+離子的吸附容量為25．8