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有关如何改进研究碳纤维表面处理工艺_群慧pcb打样

人气:700 发表时间:2019-05-20 09:24:31

碳纤维及其复合材料在航空航天、军事、交通运输、体育器材等方面的应用体现了其优越性能。但由于碳纤维表面惰性大,缺少活性官能团,极大地影响了碳纤维与基体的复合效果。所以要对碳纤维进行表面处理,目前工业生产上一般使用阳极氧化法处理碳纤维,阳极氧化容易对碳纤维产生过度刻蚀,影响碳纤维的强度。

本研究过程中受到了电化学诱导退火(Electrochemically Induced Annealing,EJA)技术的启发,将正负交变的阴阳极恒电位极化应用于碳纤维表面处理中,研究发现,无论采用何种处理参数,经过处理的碳纤维表面变得粗糙,表面沿碳纤维轴向的条纹变得更加明显,有利于碳纤维与基体间的物理锚定作用的提高。

当以硫酸水溶液为电解质溶液时,处理后的碳纤维比未处理的直径增大,表面含氧量升高,含氧官能团总量升高,其中COOH含量明显升高,而C-OH含量略有降低;在本试验所选择的三因素中电解液浓度对碳纤维直径、氧含量、C-OH含量、COOH含量的影响均最大。含氧量和COOH的提高有利于提高碳纤维复合材料的强度。处理后碳纤维的层间距d(002)和堆垛厚度增大。

各处理参数对碳纤维复丝拉伸强度的影响大小为:处理时间>温度>电解液浓度。碳纤维的复丝拉伸强度由表面沟槽、表面官能团、晶粒尺寸等多方面因素共同决定;各参数对ILSS的影响程度:电解液浓度>处理时间>温度。

本文还选取了H_3PO_4、Na_2SO_4、Na_3O_4、NH_4HCO_3的水溶液为电解液,研究电化学阴阳极交变恒电位极化处理对碳纤维及其复合材料的影响,研究时每种电解液的浓度和温度一定但处理时间不同,处理后的碳纤维比未处理的直径增大,表面含氧量基本升高,含氧官能团总量升高,但复丝拉伸强度有所降低,而层间剪切强度升高。

通过对所选五种电解液处理后复丝拉伸强度的综合分析,只有硫酸溶液使碳纤维复丝拉伸强度提高,其他电解液处理后均不利于碳纤维复丝拉伸强度的升高,且处理后的碳纤维复丝拉伸强度大小与碳纤维表面COOH含量变化规律一致,表面COOH含量高的试样拉伸强度大,这是因为在碳纤维与基体结合时,COOH与基体中的官能团反应结合成牢固的化学键,有利于碳纤维复丝强度的增大。对于复合材料的层间剪切强度,酸和盐类电解液处理后层间剪切强度均比未处理的明显升高,不同电解质对层间剪切强度的影响不同,接近中性的Na_2SO_4溶液处理后使复合材料层间剪切强度提高最大

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