碳纤维的表面处理

本文比较系统、全面地归纳、总结了碳纤维的各种表面处理及改性方法。将这些方法分成了三大类,即:表面氧化法、表面涂层法和等离子体表面处理法。通过比较分析各类方法的优缺点,可看出等离子体表面处理法是一种较为理想的方法。     

碳纤维表面处理新工艺——电化学处理法

本文根据国内外资料,介绍了一种新的、有前途的碳纤维表面处理工艺——电化学处理法。处理时,采用电化学法在做为阳极的碳纤维上沉积聚合物层。该工艺的特点是处理时间短(数分钟),效果显著,不损伤纤维并能同时提高复合材料的内层剪切强度和冲击韧性。 选择有效而性能优异的聚合单体是本方法的努力目标之一。据文献报道,聚合物性能改进的程度与进入碳纤维的界面相聚合物性质有关。界面相聚合物的分子量、化学组成和支链是起影响作用的分子因素。显然,在碳纤维上沉积聚合物,为获得优良的复合材料性能提供了有效的方法。     

高模碳纤维表面冷等离子体处理技术

高模碳纤维复合材料有较高的比强度、比模量，但纤维和基体树脂间的粘结性差，使得复合材料层间剪切强度很低，限制了复合材料优异性能的发挥。     

碳纤维表面物理特征图像处理方法

利用Image Pro Plus和Photoshop等图像处理软件对三种典型碳纤维样品断面的扫描电镜照片进行了图像分析及处理,使用Matlab对图像进行了数字化处理,计算得到国产1~#及2~#碳纤维样品的圆度分别是0.980和0.809,与,T300碳纤维的圆度0.846有一定差异.通过该方法可以定量化地表征碳纤维表面的物理特征.     

碳纤维表面涂层

本文综述了碳纤维表面的涂层及其制备技术,并着重论述了碳纤维表面涂覆金属的电镀工艺,以及改善碳纤维表面电镀金属层的均匀性的方法。     

碳纤维表面处理及其对碳纤维／聚芳基乙炔复合材料力学性能的影响

聚芳基乙炔(PAA)是一种新型的热防护材料,但PAA为非极性树脂,作为基体材料使用时存在着化学结构惰性,不易润湿增强体———碳纤维(CF)的缺点。为此,本工作对CF采用表面氧化处理后接枝丙烯酸的改性方案,研究与非极性基体相匹配的界面特性。结果表明,阳极氧化处理增加了纤维表面的极性官能团,提高了与丙烯酸的接枝反应能力,从而在碳纤维表面引入了与PAA相似的双键结构,有利于改善CF/PAA复合材料的界面结合,使碳纤维 /PAA复合材料的力学性能大幅度提高。     

电化学处理对PAN 基碳纤维表面特征的影响

将PAN基碳纤维(东邦IM600-6K)在不同温度的酸性及盐类电解质溶液中进行电化学处理。碳纤维的表面性能采用SEM、XPS、亚甲基蓝(MB+)吸附、Raman光谱进行表征。结果发现碳纤维在电化学氧化处理后表面官能团增多而且沟槽加深。电解质及电解液温度对碳纤维表面特定官能团的生成量有影响,羟基和羧基的生成数量最多相差61.38%、98.59%;在酸性电解质溶液中处理的碳纤维表面含氧官能团较多,表面较粗糙。升高电解液温度有助于活性氧对碳纤维表面的氧化刻蚀。处理后的碳纤维表面微晶尺寸最多减少9.75%。     

碳纤维的化学镀镍

提出了一种在碳纤维表面化学镀镍的工艺，并对镍膜形成的机理进行了探讨。利用电镜和Ｘ衍射对镍膜的结构进行了分析。     

碳纤维的表面处理与复合材料的层间剪切强度

碳纤维增强塑料（ＣＦＲＰ）是碳纤维在当前应用的主要形式之一。实用要求ＣＦＲＰ层间剪切强度（ＩＬＳＳ）的下限值为７ＳＭＰａ，未经表面处理的碳纤维的ＩＬＳＳ仅在５０～６０ＭＰａ之间，经表面处理后，可提高到８０ＭＰａ以上，充分满足使用要求。除此之外，ＩＬＳＳ还与纤维含量、孔隙率和基体树脂性能等有关。     

碳纤维表面处理对碳-酚醛复合材料界面粘接的影响

本文研究了液相氧化、电化学氧化和电化学聚合等表面处理对碳纤维的束丝强度和碳-酚醛复合材料的层间剪切强度的影响,并利用纤维的表面能和试件断口的扫描电镜形貌分析讨论了碳-酚醛复合材料中纤维与树脂界面的粘接机理。     

碳纤维表面电子能谱的分析

引言碳纤维增强聚合物的复合材料是一种轻质高强的材料,它的比强度和比模量高、耐化学和耐热性能良好。因此,它是一种很有发展前景的材料,在宇航等工业上得以应用。但由于碳纤维表面比较惰性,致使它与树脂粘结得不好,所以这种材料抗剪性能要     

碳纤维经低温氧等离子体和POSS涂层处理后的表面特性

采用低温氧等离子体对CCF300碳纤维进行了不同时间的处理,并在此基础上用含乙烯基的笼形倍半硅氧烷(POSs)对纤维表面进行了涂层处理,并进一步对涂层做了氧等离子体活化处理,得到了具有高粗糙度和高化学活性的碳纤维表面.采用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对不同处理阶段的碳纤维表面形貌和粗糙度进行了对比和研究,处理前后纤维表面的化学构成和活性基团的相对含量则采用X射线光电子能谱(XPS)进行了研究.结果表明,在设定的条件下在等离子体处理5min的基础上进行POSS涂层处理得到的涂层效果最佳,在此基础上再进行等离子体活化处理可以得到高表面粗糙度和高含氧活性基团的表面,表面氧碳值(O/C)可由0.30提高至0.51,从而使得碳纤维表面活性得到大幅度提高.     

碳纤维表面化学气相沉积C＋SiC对抗氧化性能及强力的影响

本文通过自行研制化学气相沉积炉,在碳纤维表面沉积 C SiC 涂层,研究了未处理的碳纤维和有 C SiC 涂层的碳纤维抗氧化性能与单丝强力位的差异。实验结果表明:在碳纤维表面沉积 C SiC 涂层后,这种涂层的碳纤维的抗氧化性能与单丝强力值都大大优于未处理的碳纤维,同时,实验数据进一步验证了适度氧化可提高碳纤维的强度。     

高性能碳纤维表面分析及其力学性能研究

采用扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱仪对T700,T800-12K,T800-6K,T1000纤维表面状态及纤维与树脂基体的粘结性进行分析,并进行φ150mm容器力学性能考核.结果表明,T700,T1000纤维表面光滑,T800-12K,T800-6K纤维表面有明显沟槽,T1000试验后表面出现沟槽,T700-T1000表面活性基团含量较高,T800-12K纤维最低.T700,T800-6K,T800-12K,T1000纤维在φ150mm容器中强度转化率为89.7%,79.2%,79.1%,93.1%,分析认为纤维表面状态对其浸渍性有较大影响,改善浸润性是提高复合材料性能的关键因素之一.     

碳纤维表面微观结构的定量化表征方法

通过使用Matlab编程处理日本东丽T300、国产GCF-1和GCF-2等3种碳纤维样品断面的扫描电镜照片,采用二值标签算法获得了碳纤维的直径及圆度等碳纤维物理特征定量数据。建立了采用直线方程切线法寻找并计算碳纤维表面沟槽的数量及尺度的方法,发现3种碳纤维样品的边缘沟槽的深度及宽度的分布均符合Weibull分布的特征。3种碳纤维的表面物理特征随温度变化的规律相同,说明其在结构上存在着一致性。经过不同温度热处理后3种碳纤维样品的圆度值变化不大,平均直径随着热处理温度的升高逐渐减小,并且表面沟槽的数量及分布的变化规律相同,说明其结构存在一致性。3种碳纤维的圆度等表面物理特征存在一定差异,T300的圆度小于国产GCF-1及GCF-2碳纤维。     

PAN基碳纤维表面液相氧化改性研究

利用拉曼光谱(Raman),红外光谱(IR)和扫描电镜(SEM)对经过KClO3/H2SO4液相改性处理的碳纤维(CF)表面结构进行了研究,并初步讨论了微观结构对碳纤维单丝力学性能的影响.结果表明:纤维表面的沟槽随改性处理时间增加逐渐加深;表面处理的刻蚀作用会使晶粒边界活性增大,石墨微晶变小;改性处理能够增加CF表面活性官能团(羧酸(-C=O)和酚羟基(-OH)),降低碳纤维表面惰性;表面处理后纤维的力学性能均有所下降,液相氧化处理60min和120min后,拉伸强度分别降低约15％和50％.     

碳纤维复合材料表面形貌测量采样条件研究

采样条件的确定对表面微观几何形状误差评定的准确性有重要影响.针对现实中用户依据自身经验选择采样条件的不确定性,提出了一种能够客观判定最佳采样条件的方法.基于二维功率频谱分析,考虑奈奎斯特采样定理与混叠效应,提出一个归一近似因子来确定合适采样条件.经实验验证其适用于碳纤维复合材料表面形貌测量,研究证明用较大采样间距多次测量加工后工件的表面形貌,取粗糙度值的平均值或St、Sp和Sv取最大值来评定其表面质量更合理.     

电化学合成法修饰高模碳纤维表面

采用电化学合成法,分别以对氨基苯甲酸/双酚A(PABA/BPA)、对氨基苯甲酸/聚乙二醇600(PABA/PEG600)为反应体系,修饰高模碳纤维(HMCF)表面;研究了这两种体系下的连续电化学合成工艺,以及反应电位对HMCF性能的影响.通过SEM照片可见,HMCF经PABA/BPA体系修饰后表面存在化合物涂层;由红外光谱分析证实,表面化合物的红外谱图中存在明显的酯基峰.层间剪切强度(ILSS)结果表明,经PABA/BPA体系修饰过的HMCF复合材料的ILSS可达到73.1 MPa,表明PABA/BPA体系对HMCF具有较好的修饰效果.     

碳纤维增强复合材料胶接前的表面预处理

碳纤维增强复合材料层压板压制时紧贴着脱模布、涂有脱模剂的金属板和硅橡胶片。层压板表面的化学成分用x射线光电子分光镜进行了检测。所得结果表明,各种研磨处理对表面污染程度及用各种胶粘剂胶接的单搭接接头的强度和破坏形式均有影响。