碳纖維表面處理方法的原理

　　碳纖維雖然具有比強(qiáng)度高、比模量高、耐腐化侵蝕 、耐高溫、抗疲勞、易導(dǎo)電等等優(yōu)良性能，在航天、軍事、工業(yè)等得到一般應(yīng)用，但是表面沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理(chǔ lǐ)的碳纖維惰性比較大，由于缺乏具有化學(xué)活性的官能團(tuán)，與基體的黏結(jié)性差，界面中存在較多的缺陷，從而影響(influence)了碳纖維的性能。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過(guò)不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。下面我們就來(lái)具體了解(Find out)下碳纖維表面處理(chǔ lǐ)的方法。

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　　碳纖維表面處理(chǔ lǐ)的目的主要是為了防止弱界面層的生產(chǎn)，并且產(chǎn)生適合粘結(jié)的表面形態(tài)，改善樹(shù)脂和增強(qiáng)材料(Material)的親和力。碳纖維表面處理的方法一般分為氧化處理和非氧化處理，氧化處理的原理是引入極性基團(tuán)并消除弱性界面，非氧化處理的原理是沉積更活潑的碳和其他物質(zhì)。
 
　　一、氧化法
 
　　·氣相氧化法：氣相氧化是利用氧化性氣體來(lái)氧化纖維表面，從而引入極性基團(tuán)，并給與適宜的粗糙度來(lái)提高復(fù)合材料(Material)的剪切強(qiáng)度。
 
　　·液相氧化法：液相氧化法主要是將碳纖維浸入到其中一種氧化性溶液中，通過(guò)(tōng guò)氧化劑來(lái)氧化刻蝕碳纖維表面。使碳纖維表面所含的各種含癢極性基團(tuán)和溝壑增多，有利于提高碳纖維和樹(shù)脂之間界面的結(jié)合力。
 
　　·氣液雙效氧化法：氣液雙效氧化法是指先用液相涂層，后用氣相氧化，使碳纖維的自身抗拉強(qiáng)度及其復(fù)合材料(Material)的層間剪切度均得到提高。 內(nèi)容來(lái)自123456
 
　　·電化學(xué)氧化法：電化學(xué)氧化法就是指的陽(yáng)極（anode）電解氧化法。由于增加了大量的含癢官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)，提高了碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂的浸潤(rùn)性和反應(yīng)性，有利于改善碳纖維復(fù)合材料(Material)的力學(xué)性能。
 
　　二、非氧化法
 
　　·氣相沉積法：氣相沉積法是在碳纖維和樹(shù)脂的界面引入活性炭的塑性界面區(qū)來(lái)松弛應(yīng)力，從而提高了復(fù)合材料(Material)的界面性能。
 
　　·電聚合法：電聚合法是在電場(chǎng)力的作用下使含有活性基團(tuán)的單位(unit)在碳纖維的表面聚合成膜，以改善其表面形態(tài)和組成。碳纖維復(fù)合材料此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。
 
　　·偶聯(lián)劑涂層法：偶聯(lián)劑涂層法所采用的偶聯(lián)劑為雙性分子，它的官能團(tuán)分別與碳纖維表面和樹(shù)脂反應(yīng)生成化學(xué)鍵，起到了化學(xué)媒介的作用，將二者牢固的連在共同，從而提高了界面的強(qiáng)度。
 
　　·聚合物涂層法：碳纖維表面涂覆聚鋁氧烷，經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚?chǔ lǐ)后，碳纖維表面生成三氧化二鋁涂層，使其抗氧化(抗氧化自由基)性能得到提高，可與金屬?gòu)?fù)合制取碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料(Material)。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過(guò)同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
 
　　·晶須生長(zhǎng)法：生產(chǎn)晶須的過(guò)程(guò chéng)包括(bāo kuò)成核過(guò)程以及在碳纖維表面生長(zhǎng)非常細(xì)的強(qiáng)度特別高的化合物單晶的過(guò)程。
 

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　　·等離子體法：等離子體法主要是通過(guò)(tōng guò)等離子體撞擊碳纖維表面，從而刻蝕碳纖維表層，使其表面的粗糙度增加，表面積也相應(yīng)增加。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過(guò)不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維復(fù)合材料此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。
 
　　上面所說(shuō)的各個(gè)碳纖維表面的處理(chǔ lǐ)方法，是根據(jù)不同的原理進(jìn)行操作控制的，各有各的特性。非氧化法中，氣相沉積法，晶須氧化法，等離子法等方法，國(guó)內(nèi)外仍舊停留在實(shí)驗(yàn)階段，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還有待進(jìn)一步研究；偶聯(lián)劑涂層法，聚合物涂層法雖然也能起到一定的提強(qiáng)度特別高的的效果，但是效果不明顯；電聚合法工序復(fù)雜，操作起來(lái)比較繁瑣。氧化法中，液相氧化僅適于間歇操作，不適用于長(zhǎng)時(shí)間的處理；氣相氧化法反應(yīng)時(shí)間根據(jù)碳纖維的種類(lèi)和所需氧化程度而定；氣液雙效氧化法的條件不易控制（control)。相對(duì)來(lái)說(shuō)電化學(xué)氧化法，不僅大幅提高碳纖維的表面浸潤(rùn)性能和反應(yīng)性，而且處理?xiàng)l件溫和而易于控制，碳纖維的表面處理也很均勻，比較適合應(yīng)用于生產(chǎn)線上，所以應(yīng)用前景還是比較樂(lè)觀的。

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