碳纖維表面改性研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)是目前最具有發(fā)展前景的非金屬材料,其整體性能是否能夠充分發(fā)揮,關(guān)鍵在于兩相間的界面性能。未經(jīng)表面處理的碳纖維表面光滑,呈現(xiàn)化學(xué)惰性,缺乏有化學(xué)活性的官能團(tuán),限制了其與樹(shù)脂基體形成良好的界面粘結(jié)。
　　 本文采用液相氧化、化學(xué)接枝和等離子體接枝等方法對(duì)碳纖維表面進(jìn)行改性處理,采用正交設(shè)計(jì)對(duì)碳纖維表面接枝處理的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化,表面結(jié)構(gòu)和形貌有明顯變化,活性增大,以期進(jìn)一步提高碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能

2、。利用紅外光譜(FT-IR)對(duì)處理前后碳纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,碳纖維經(jīng)不同方法改性后表面含氧官能團(tuán)增多,且化學(xué)接枝和等離子體接枝改性處理后,碳纖維表面接枝上了馬來(lái)酸酐的特征峰。采用拉曼光譜(Raman)研究了碳纖維表面處理前后微晶尺寸的變化,改性后碳纖維表面無(wú)序度增大,晶棱數(shù)增多,表面微晶尺寸呈現(xiàn)不同程度的減小。采用X射線衍射(XR-D)研究了表面改性對(duì)碳纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。碳纖維經(jīng)過(guò)硝酸氧化及化學(xué)接枝聯(lián)合處理后,其內(nèi)部結(jié)

3、構(gòu)無(wú)明顯變化；等離子體接枝改性后,碳纖維的(002)衍射峰強(qiáng)度降低,d002略微變大,說(shuō)明碳纖維表面石墨化程度和規(guī)整性降低。采用掃描電鏡(SEM)對(duì)改性前后碳纖維表面進(jìn)行形貌觀察發(fā)現(xiàn),處理后碳纖維表面溝槽變深和增多,且碳纖維表面的粗糙度增加。隨著硝酸氧化時(shí)間的延長(zhǎng),碳纖維表面由粗糙變得光滑,顆粒狀物質(zhì)先增多后減少?；瘜W(xué)接枝和等離子體接枝都能使碳纖維表面接枝上不均勻的接枝薄層,可以提高碳纖維與樹(shù)脂基體間的物理咬合作用。
　　 通過(guò)