碳纖維表面改性研究.pdf

1、碳纖維增強復合材料(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)化學惰性,缺乏有化學活性的官能團,限制了其與樹脂基體形成良好的界面粘結。
　　 本文采用液相氧化、化學接枝和等離子體接枝等方法對碳纖維表面進行改性處理,采用正交設計對碳纖維表面接枝處理的工藝條件進行了優(yōu)化,表面結構和形貌有明顯變化,活性增大,以期進一步提高碳纖維增強復合材料的性能

2、。利用紅外光譜(FT-IR)對處理前后碳纖維的化學結構進行了分析。結果表明,碳纖維經(jīng)不同方法改性后表面含氧官能團增多,且化學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)研究了表面改性對碳纖維內(nèi)部結構的影響。碳纖維經(jīng)過硝酸氧化及化學接枝聯(lián)合處理后,其內(nèi)部結

3、構無明顯變化；等離子體接枝改性后,碳纖維的(002)衍射峰強度降低,d002略微變大,說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)對改性前后碳纖維表面進行形貌觀察發(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。隨著硝酸氧化時間的延長,碳纖維表面由粗糙變得光滑,顆粒狀物質先增多后減少?；瘜W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脂基體間的物理咬合作用。
　　 通過