復合材料用碳纖維的表面硝酸液相處理

楊君 張立先 周莉 等

摘 要：碳纖維（CF）已經(jīng)成為制備高性能復合材料的重要基體之一。為了能制備性能更加穩(wěn)定和高效的復合材料，需要對碳纖維表面進行處理和改性。使用硝酸作為表面改性液相體系，分別在不同的處理溫度和時間下通過表面電鏡掃描（SEM），X射線衍射（XRD）和傅立葉紅外光譜分析（FT-IR）表征處理結(jié)果。通過分析表征綜合結(jié)果得出：當溫度在80 ℃，處理時間為30 min時，表面官能團分布最好，且微晶結(jié)構(gòu)最好；當處理時間控制在120 min以內(nèi)，處理溫度在100 ℃左右，纖維表面既能變得粗糙又不使得表面被酸刻蝕破壞。

關(guān) 鍵 詞：碳纖維；復合材料；硝酸處理

中圖分類號：TQ 028 文獻標識碼： A 文章編號： 1671-0460（2015）10-2289-05

Surface Treatment of Carbon Fiber With Nitric Acid

YANG Jun，ZHANG Li-xian，ZHOU Li，GONG Xiao-jie

（Liaoning Shihua University， Liaoning Fushun 113001，China）

Abstract： Carbon fiber （CF） has become one of important raw materials to prepare high performance composite materials. In order to prepare more stable and efficient performance composite materials， carbon fiber surface need be treated and modified. In this paper， nitrate was used as a surface modification liquid system to treat the carbon fiber under different temperatures and time， and then treated carbon fiber was characterized by SEM （SEM）， X-ray diffraction （XRD） and Fourier transform infrared spectroscopy （FT-IR）. The results show that： when the temperature is 80 ℃， treatment time is 30min， the distribution of surface functional groups is the best， and the microcrystalline structure also is the best； when the processing time is within 120 min， treatment temperature is about 100 ℃， the fiber surface becomes rough ，but it cannot be destroyed by acid etching.

Key words： Carbon fiber； Composites； Nitric acid treatment

碳纖維已經(jīng)成為最重要的增強材料之一，碳纖維復合材料（CFRP）的應用也日趨廣泛，而CFRP的力學性能則是我們最為關(guān)心的一個指標。影響CFRP力學性能的主要因素不只取決于基體材料的力學性能，還取決于碳纖維的表面性能、纖維與基體材料的結(jié)合程度以及表面上的受力傳遞的方式等[1]。未經(jīng)表面處理的碳纖維與基體材料的粘結(jié)程度難以達到要求水平，因此，對碳纖維進行表面處理已成為現(xiàn)在研究較多的課題之一[2]。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，碳纖維表面處理的方法也不斷改進，然而對于不同性能指標的纖維采取不同的處理方式，有針對性的處理才是保證處理效果良好的前提。如針對表面形貌的處理和針對表面官能團的處理。增加表面溝槽形成錨定效應和增加表面的官能團形成化學鍵合，以便纖維能更好的和樹脂等基體材料結(jié)合[3]。……