碳纖維表面處理方法

日期：2022-05-28 來源：Fiber Composites 瀏覽：5204

碳纖維具有高比強度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕等優良性能，廣泛應用於航空航天、軍工、運動器材等領域。碳纖維增強聚合

碳纖維具有高比強度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕等優良性能，廣泛應用於航空航天、軍工、運動器材等領域。碳纖維增強聚合物基複合材料的力學性能在很大程度上取決於碳纖維與基體之間的界面性能。然而，碳纖維表面光滑、情感性能高、化學活性官能團少，導致碳纖維與基體樹脂的界面結合較弱，界面相往往是複合材料的薄弱環節。碳纖維複合材料的界面微觀結構與界面性能密切相關。碳纖維的表面極性最終取決於碳纖維的表面形貌和化學官能團的種類。活性基團的增加和碳纖維表面粗糙度的增加都有利於碳纖維表面能的增加。碳纖維的表面物理性能主要包括表面形貌、表面溝槽大小及分佈、表面粗糙度、表面自由能等。就表面形貌而言，碳纖維表面存在許多氣孔、溝槽、雜質和晶體，這些對複合材料的結合性能有很大的影響。碳纖維表面的化學反應活性與活性基團的濃度密切相關，而這些活性基團主要是輕基、紡錘基和環氧基等含氧官能團。碳纖維表面官能團的數量取決於表面電化學處理方法和纖維碳化的程度或溫度。例如，酸處理會賦予纖維與鹼處理不同的官能團，同樣的處理條件下，碳化溫度越高，官能團越少。低模量碳纖維由於碳化程度低，一般具有較多的官能團，因此在製備環氧基複合材料時會與環氧基發生反應，而高模量碳纖維體系的反應可以忽略不計，纖維與樹脂主要是弱相互作用。許多研究表明，通過對碳纖維進行表面改性來改變複合材料的界面微觀結構，可以有效改善複合材料的界面性能，是碳纖維包覆材料領域的研究熱點之一。