聚丙烯腈基碳纤维的制备-表面处理

碳纤维表面处理碳纤维作为一种具有高强度高模量的先进材料,通常需要与其他基体材料进行复合制备成复合材料进行使用。由于碳纤维本身经过 1300℃以上的高温处理，纤维中 90％以上由碳元素组成,纤维表面活性官能团很少，具有较强的惰性，与高分子树脂等基体进行复合时,纤维与树脂的结合较差，影响纤维优异力学性能的发挥，并最终影响复合材料的性能。因此在碳纤维制备过程中，通常需要对碳纤维进行表面处理，增加其表面的活性基团，增强与树脂等基体之间的结合。5.3.1 表面处理方法由于碳纤维表面处理对其复合材料性能提高的作用,因此表面处理方法的讨论也是碳纤维制备技术讨论的重点。经过多年的讨论，科研工作者开发了多种对碳纤维进行表面处理方法,表 5.11 列出了可以对碳纤维进行表面处理的不同方法及其影响因素.在这些处理方法中，目前应用在工业化生产上的基本上都是电解氧化法。表 5。11 碳纤维表面处理方法和影响因素序号类型处理方法影响因素1气相氧化O2、O3、NO2、NO、SO2、NH3、空气、水蒸气/空气、NO/空气时间、温度、浓度、流量2液相氧化HNO3 、 H2O 、 KMnO4 、 NaClO3 、 Na2Cr2O7/H2SO4 、 H2O2/ H2SO4、NaClO3/ H2SO4、KMnO4/ H2SO4时 间 、 温 度 、 组 成 比例、3电解氧化氨水、碳酸氢铵、H2SO4、HNO3、H3PO4、NaOH、KOH、NaCl、Na2CO3、NH4NO3、NaHCO3等水溶液时 间 、 电 压 、 电 流 密度、电解质浓度4催化氧化硝酸铜、醋酸铜、硝酸铅、硝酸亚铅、硝酸铁、硫酸铁、硝酸铋、钒酸盐、钼酸盐时间、温度、催化剂量5电引发聚合物涂层丙烯酸、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈、苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷时间、电压、电流、溶剂、单体浓度6聚合物电沉积涂层苯乙烯、乙酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲基醚与马来酸酐共聚物时间、电压、电流、溶剂、共聚物离子浓度7表面涂覆PVA、PVC、PAN、硅烷物，硬性聚氨酯炭黑树脂组成含量、涂覆量8高温气相沉积SiC、TiC、TiO2、ErC、NiC、B、BN、NbC、TaC、石墨晶须、碳温度、时间、载气、试剂含量9表面聚合物接枝丙烯酸、丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈—苯乙烯、丙烯腈、异氰酸酯时间、氧化程度、接枝量、浓度10等离子体处理O2、NH3、Ar、N2、空气、SiC 涂层、AN 聚合时间、真空度、功率、流动速度11电子辐照γ 射线等辐照剂量、时间5。3.1.1 气相氧化法气相氧化法是将碳纤维暴露在气相氧化剂(如空气、氧等）中，在加温、加催化剂...