碳纤维表面处理方法

日期：2022-05-28 来源：Fiber Composites 浏览：5204

碳纤维具有高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于航空航天、军工、运动器材等领域。碳纤维增强聚合

碳纤维具有高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀等优良性能，广泛应用于航空航天、军工、运动器材等领域。碳纤维增强聚合物基复合材料的力学性能在很大程度上取决于碳纤维与基体之间的界面性能。然而，碳纤维表面光滑、情感性能高、化学活性官能团少，导致碳纤维与基体树脂的界面结合较弱，界面相往往是复合材料的薄弱环节。碳纤维复合材料的界面微观结构与界面性能密切相关。碳纤维的表面极性最终取决于碳纤维的表面形貌和化学官能团的种类。活性基团的增加和碳纤维表面粗糙度的增加都有利于碳纤维表面能的增加。碳纤维的表面物理性能主要包括表面形貌、表面沟槽大小及分布、表面粗糙度、表面自由能等。就表面形貌而言，碳纤维表面存在许多气孔、沟槽、杂质和晶体，这些对复合材料的结合性能有很大的影响。碳纤维表面的化学反应活性与活性基团的浓度密切相关，而这些活性基团主要是轻基、纺锤基和环氧基等含氧官能团。碳纤维表面官能团的数量取决于表面电化学处理方法和纤维碳化的程度或温度。例如，酸处理会赋予纤维与碱处理不同的官能团，同样的处理条件下，碳化温度越高，官能团越少。低模量碳纤维由于碳化程度低，一般具有较多的官能团，因此在制备环氧基复合材料时会与环氧基发生反应，而高模量碳纤维体系的反应可以忽略不计，纤维与树脂主要是弱相互作用。许多研究表明，通过对碳纤维进行表面改性来改变复合材料的界面微观结构，可以有效改善复合材料的界面性能，是碳纤维包覆材料领域的研究热点之一。