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等离子碳纤维表面处理

来源:天博体育官方入口 作者:天博体育app下载 所属分类:公司新闻 发布日期:2022-06-15 09:01:38

  碳纤维(碳纤维)具有质轻、高强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、导热、散热性好和热膨胀系数小等特点,经常用作复合材料的增强体。一般碳纤维增强树脂基复合材料(cfrp)的抗拉强度都在3500MPa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23~43GPa,亦高于钢。因此,碳纤维增强树脂基复合材料广泛应用在体育器械、纺织、化工机械及医学等领域。

  在飞机和汽车上,越来越多地使用碳纤维替代金属,目的是减轻质量、改善燃效性能。随着火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要,对碳纤维增强树脂基复合材料的技术性能要求日益严苛,但是,碳纤维表面化学性呈惰性,缺少具有活性的官能团,所以使用未经任何处理的碳纤维制备复合材料,纤维无法与基体紧密地结合,基体的负载也就不能有效地传递到纤维上,碳纤维的优异性能得不到充分的发挥,极大地限制了复合材料整体力学性能的提高。因此,必须对碳纤维进行表面处理,用处理过的碳纤维增强树脂基复合材料,可以提高其性能,满足某些科学领域对其性能的综合要求。对碳纤维表面进行处理,提升纤维与基体的结合度,充分发挥纤维的增强体作用,对提升复合材料性能具有重大的意义。

  等离子处理是指用放电、高频电磁振荡、冲击波及高能辐射等方法使惰性气体或含氧气体产生等离子体,对材料的表面进行处理。

  使用空气等离子体处理后的碳纤维与双马来酰亚胺(BMI)热固性树脂形成复合材料,发现当碳纤维的处理时间在900s时复合材料的层间剪切强度最大值达130.6MPa,而未经处理的碳纤维复合材料的层间剪切强度只有108MPa。

  采用低温等离子体法对碳纤维表面进行处理,处理后的碳纤维表面极性官能团含量明显提高,另外,处理后的碳纤维表面出现较深的沟槽,被刻蚀沟槽中有一些突起,提高了与树脂之间的接触面积。

  采用低温氧等离子体处理碳纤维,处理后的碳纤维表面活性含氧基团含量和粗糙度都得到提高;碳纤维在200W的等离子体功率下处理12.5min时,碳纤维增强含酚酞侧基的聚芳醚酮(PEK-C)复合材料的层间剪切强度和弯曲强度比未处理的碳纤维增强PEK-C复合材料分别提高了18.15%和12.88%。

  在空气条件下采用低温等离子体技术对碳纤维进行表面改性,处理后的碳纤维表面引入了新官能团,表面粗糙度增加,提高了碳纤维和树脂基体的界面粘结。

  碳纤维通过等离子表面处理可以使其与树脂间具有较高的界面粘合力,可使碳纤维增强复合材料承受的载荷传递给碳纤维,从而充分发挥碳纤维高强度、高模量的优点。返回搜狐,查看更多

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