碳纖維表面處理的目的主要是為了防止弱界面層的生產(chǎn),并粗產(chǎn)生適合粘結(jié)的表面形態(tài),---樹脂和增強(qiáng)材料的親和力。碳纖維表面處理的方法-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某種氧化性溶液中,全碳素匹克球拍,通---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)合材料的層間剪切度均得到提高。
電化學(xué)氧化法:電化學(xué)氧化法就是指的陽(yáng)極電解氧化法。由于增加了大量的含癢---團(tuán)和含氮---團(tuán),提高了碳纖維和環(huán)氧樹脂的浸潤(rùn)性和反應(yīng)性,有利于---碳纖維復(fù)合材料的力學(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)合材料的界面性能。
電聚---:電聚---是在電場(chǎng)力的作用下使含有活性基團(tuán)的單位在碳纖維的表面聚合成膜,以---其表面形態(tài)和組成。
-偶聯(lián)劑涂層法:偶聯(lián)劑層法所采用的偶聯(lián)劑為雙性分子,它的---團(tuán)分別與碳纖維表面和樹脂反應(yīng)生成化學(xué)鍵,起到了化學(xué)媒介的作用, 將二者牢固的連在一起,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)崽幚砗,碳纖維表面生成氧化鋁涂層,使其性能得到提高,可與金屬?gòu)?fù)合制取碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。
晶須生長(zhǎng)法:生產(chǎn)晶須的過(guò)程包括成核過(guò)程以及在碳纖維表面生長(zhǎng)非常細(xì)的高強(qiáng)度化合物單晶的過(guò)程。
等離子法:等離子體法主要是通過(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。
pan基碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量,它的耐高溫、耐腐蝕性能---,導(dǎo)電導(dǎo)熱性好,是國(guó)際技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的原料,全碳素匹克球拍的優(yōu)勢(shì),被廣泛應(yīng)用于航空航天、-、體育用品、等領(lǐng)域。 目前國(guó)際碳纖維已經(jīng)發(fā)展到了t1000級(jí)別,由于技術(shù)壟斷---,我國(guó)t800碳纖維還尚處于實(shí)驗(yàn)室研制階段。
我們就拿日本東麗公司生產(chǎn)的pan基碳纖維為例,牌號(hào)為t300-3k、m40j-6k ,-般可簡(jiǎn)稱為t300和m40j。經(jīng)過(guò)科學(xué)的儀器檢測(cè), m40j的強(qiáng)度和模量比t300高約25%和60%。而斷裂應(yīng)變比t300低20% ,密度稍高于t300。m40j碳纖維的含碳量比t300的高,而含氮量低于t300碳纖維,
它的表面活性基團(tuán)比t300碳纖維低,且有大量的長(zhǎng)而淺的溝槽,全碳素匹克球拍的使用說(shuō)明,而t300碳纖維雖然也有大量溝槽,但是相對(duì)來(lái)說(shuō)短而深。
通過(guò)電子顯微鏡我們可以發(fā)現(xiàn),全碳素匹克球拍套裝價(jià)格,兩種碳纖維的斷面形狀都較規(guī)整,晶粒細(xì)密均勻,無(wú)裂紋、孔洞, t300近圓,而m40j部分呈現(xiàn)出形, t300有明顯的皮芯結(jié)構(gòu),而m40j徑向結(jié)構(gòu)比較均勻,皮芯結(jié)構(gòu)不明顯,這是m40j此t300力學(xué)---的原因之一。
m40j和t300碳纖維的表面---團(tuán)主要為---、--- ,但是這兩種碳纖維表面成分也有差異,它們的活性碳原子比例分別是0.540和0.204。m40j的表面活性比t300低,這是影響碳纖維復(fù)合材料宏觀性能的原因之一。
從化學(xué)成分來(lái)看, m40j碳纖維含碳量在99.12% , t300的含碳量在93.68%左右,前者含氮量在0.074% ,后者含氮量約5.964%。此外都含有少的氫和氧?梢酝茢喑鰉40j的終熱處理溫度比較高,大于2000°c ,微觀結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,有利于碳/碳材料復(fù)合過(guò)程中纖維強(qiáng)度的保持率和利用率。
碳纖維產(chǎn)品在市場(chǎng).上的應(yīng)用逐漸增多,人們?cè)絹?lái)越重視它的開發(fā)利用。目前,碳纖維發(fā)展方向有兩個(gè),-是提高、二 是普及。提高小絲束碳纖維的,滿足航空和-要求;普及大絲束碳纖維的使用,滿足民用市場(chǎng)日益增加的需求。具體來(lái)說(shuō),發(fā)展趨勢(shì)主要可以反映在下面幾個(gè)方面。
1、抗拉強(qiáng)度的提高。的石墨纖維,強(qiáng)度可以達(dá)到180gpa ,但是目前的t1000碳纖維,抗拉強(qiáng)度只有7.02gpa,上升空間很
大。多次試驗(yàn)總結(jié),提高抗拉強(qiáng)度,關(guān)鍵是減少、 減小或消除缺陷。
2、研制高強(qiáng)高模的其它型號(hào)碳纖維。碳纖維分為高強(qiáng)型和高模晶型兩種。t系列的碳纖維是按強(qiáng)度分的, t1000>; t800>; t700 >; t300。mj系列則是按模分的,---是將各類缺陷減少到、結(jié)晶取向化、控制結(jié)晶尺寸。
3、均質(zhì)碳纖維的制取。均質(zhì)碳纖維的優(yōu)點(diǎn)是抗拉強(qiáng)度和楊氏?c,如果希望碳纖維的性能好,這是很重要的一點(diǎn)。
4、納米碳纖維的研究使用。納米技術(shù)是一項(xiàng)非常---的技術(shù),已經(jīng)使用在微電子、計(jì)算機(jī)、等多個(gè)領(lǐng)域,和碳纖維強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合,會(huì)有---的成果。
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